DE112012000879T5 - Three-dimensional network aluminum porous structure, current collector and electrode, each using the aluminum porous body, and non-aqueous electrolyte battery, non-aqueous electrolytic solution capacitor and lithium-ion capacitor, each using the electrode - Google Patents

Three-dimensional network aluminum porous structure, current collector and electrode, each using the aluminum porous body, and non-aqueous electrolyte battery, non-aqueous electrolytic solution capacitor and lithium-ion capacitor, each using the electrode Download PDF

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Hajime Ota
Koutarou Kimura
Hideaki SAKAIDA
Akihisa Hosoe
Kazuki Okuno
Kengo Goto
Junichi Nishimura
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Abstract

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, einen porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk anzugeben, der für ein Verfahren zum kontinuierlichen Produzieren einer Elektrode verwendet werden kann und die Erzeugung eines Stromkollektors mit kleinem elektrischen Widerstand in Stromsammelrichtung ermöglicht, und eine Elektrode, umfassend den porösen Aluminiumkörper und ein Produktionsverfahren davon anzugeben. In einem lagenförmigen porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor unterscheidet sich, wenn eine der beiden Richtungen, die orthogonal zueinander sind, als X-Richtung und die andere als Y-Richtung verwendet werden, ein Zelldurchmesser in der X-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk von einem Zelldurchmesser in der Y-Richtung davon.It is an object of this invention to provide a three-dimensional network aluminum porous body which can be used for a method of continuously producing an electrode and which enables the generation of a current collector having a small electrical resistance in the current collecting direction, and an electrode comprising the aluminum porous body and a Indicate the production process thereof. In a sheet-shaped aluminum three-dimensional network body for a current collector, when one of the two directions orthogonal to each other is used as the X direction and the other as the Y direction, a cell diameter differs in the X direction of the aluminum porous body three-dimensional network of a cell diameter in the Y direction thereof.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft einen porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionaler Netzwerkstruktur, der als eine Elektrode für eine nicht-wäßrige Elektrolytbatterie (Lithiumbatterie, etc.) verwendet wird, und einen Kondensator und einen Lithiumionen-Kondensator, die jeweils eine nicht-wäßrige elektrolytische Lösung umfassen und dergleichen.The present invention relates to a three-dimensional network aluminum porous body used as an electrode for a nonaqueous-electrolyte battery (lithium battery, etc.) and a capacitor and a lithium-ion capacitor each comprising a nonaqueous electrolytic solution and the like.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Poröse Metallkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur werden auf einem großen Gebiet von Anwendungen wie für verschiedene Filter, Katalysatorträger und Batterieelektroden verwendet. Beispielsweise wird Celmet (hergestellt von Sumitomo Electric Industries, Ltd., eingetragene Marke), das sich aus einem porös Nickelkörper mit dreidimensionalen Netzwerk zusammensetzt (nachfolgend als ”poröser Nickelkörper” bezeichnet), als Elektrodenmaterial für Batterien verwendet, wie Nickel-Metallhydrid-Batterien und Nickel-Cadmium-Batterien. Celmet ist ein poröser Metallkörper mit kontinuierlichen Poren und hat charakteristischerweise eine hohe Porosität (90% oder mehr) als andere poröse Körper wie metallische Vliesstoffe. Celmet kann erhalten werden durch Bilden einer Nickeloberfläche auf der Oberfläche des Gerüstes eines porösen Harzes mit kontinuierlichen Poren wie einem Urethanschaum und anschließendes Zersetzen des Harzschaum-Formkörpers durch Wärmebehandlung und Reduzieren des Nickels. Die Nickelschicht wird gebildet durch Durchführen einer leitenden Behandlung unter Auftragung eines Kohlenstoffpulvers oder dergleichen auf die Oberfläche des Gerüstes des Harzschaum-Formkörpers und anschließendes Niederschlagen von Nickel durch Elektroplattieren.Porous metal bodies with a three-dimensional network structure are used in a wide range of applications such as various filters, catalyst carriers and battery electrodes. For example, Celmet (manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd., registered trademark) composed of a three-dimensional network nickel porous body (hereinafter referred to as "nickel porous body") is used as an electrode material for batteries such as nickel metal hydride batteries and batteries nickel-cadmium batteries. Celmet is a porous metal body with continuous pores and characteristically has high porosity (90% or more) than other porous bodies such as metallic nonwovens. Celmet can be obtained by forming a nickel surface on the surface of the skeleton of a porous resin having continuous pores such as a urethane foam, and then decomposing the resin foam molded article by heat treatment and reducing the nickel. The nickel layer is formed by conducting a conductive treatment by applying a carbon powder or the like to the surface of the skeleton of the resin foam molded body and then depositing nickel by electroplating.

Auf der anderen Seite hat wie Nickel Aluminium ausgezeichnete Eigenschaften, wie eine leitende Eigenschaft, Korrosionsresistenz und leichtes Gewicht und für Anwendungen in Batterien wird beispielsweise eine Aluminiumfolie, worin ein aktives Material wie Lithiumcobaltoxid auf die Oberfläche davon aufgetragen ist, als positive Elektrode für eine Lithiumbatterie verwendet. Zur Erhöhung der Kapazität der positiven Elektrode wird überlegt, daß ein poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk (nachfolgend als poröser Aluminiumkörper bezeichnet), worin die Oberfläche von Aluminium erhöht wird, eingesetzt wird und das Innere von Aluminium mit einem aktiven Material gefüllt wird. Der Grund hierfür liegt darin, daß dies ermöglicht, daß das aktive Material selbst in einer Elektrode mit großer Dicke verwendet wird und verbessert das Verfügbarkeitsverhältnis des aktiven Materials pro Einheitsfläche.On the other hand, like nickel, aluminum has excellent properties such as a conductive property, corrosion resistance and light weight, and for applications in batteries, for example, an aluminum foil in which an active material such as lithium cobalt oxide is applied on the surface thereof is used as a positive electrode for a lithium battery , In order to increase the capacity of the positive electrode, it is considered that a three-dimensional network aluminum porous body (hereinafter referred to as an aluminum porous body) in which the surface of aluminum is increased is used and the inside of aluminum is filled with an active material. The reason for this is that it allows the active material itself to be used in a large-thickness electrode and improves the availability ratio of the active material per unit area.

Als Verfahren zur Erzeugung eines porösen Aluminiumkörpers beschreibt Patentliteratur 1 ein Verfahren zum Durchführen eines Aluminium-Dampfniederschlagverfahrens durch Bogenionen-Plattierverfahren mit einem dreidimensionalen Netzwerk-Kunststoffsubstrat mit einem inneren kontinuierlichen Raum, zur Bildung einer metallischen Aluminiumschicht mit einer Dicke von 2 bis 20 μm.As a method of producing an aluminum porous body, Patent Literature 1 describes a method of performing an aluminum vapor deposition method by arc ion plating method with a three-dimensional network plastic substrate having an inner continuous space to form a metallic aluminum layer having a thickness of 2 to 20 μm.

Es wird gesagt, daß entsprechend diesem Verfahren ein poröser Aluminiumkörper mit einer Dicke von 2 bis 20 μm erhalten wird, aber weil das Verfahren auf einem Dampfphasenverfahren basiert, ist es schwierig, einen porösen Körper mit großer Fläche zu erzeugen und es ist schwierig, eine Schicht zu bilden, die intern gleichmäßig ist, was von der Dicke oder der Porosität des Substrates abhängt. Weiterhin hat dieses Verfahren Probleme, daß eine Bildungsrate der Aluminiumschicht niedrig ist und die Produktionskosten hoch sind, weil die Anlage für die Erzeugung teuer ist. Wenn ein dicker Film gebildet wird, gibt es darüber hinaus eine Möglichkeit, daß Risse in dem Film gebildet werden können oder das Aluminium sich abschälen kann.It is said that according to this method, a porous aluminum body having a thickness of 2 to 20 μm is obtained, but because the method is based on a vapor phase method, it is difficult to produce a porous body having a large area and it is difficult to form a layer which is internally uniform, depending on the thickness or porosity of the substrate. Furthermore, this method has problems that a formation rate of the aluminum layer is low and the production cost is high because the plant is expensive to produce. In addition, when a thick film is formed, there is a possibility that cracks may be formed in the film or the aluminum may peel off.

Patentliteratur 2 beschreibt ein Verfahren für den Erhalt eines porösen Aluminiumkörpers, umfassend das Bilden eines Filmes aus einem Metall (wie Kupfer) auf dem Gerüst aus einem Harzschaum-Formkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur, wobei das Metall eine Fähigkeit hat, eine eutektische Legierung bei einer Temperatur von gleich oder unterhalb dem Schmelzpunkt von Aluminium zu bilden, anschließendes Auftragen einer Aluminiumpaste auf den Film und Durchführen einer Wärmebehandlung in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 550°C oder mehr und 750°C oder weniger, zur Entfernung eines organischen Bestandteils (Harzschaum) und zum Sintern eines Aluminiumpulvers.Patent Literature 2 describes a method for obtaining an aluminum porous body comprising forming a film of a metal (such as copper) on the skeleton of a resin foam molded body having a three-dimensional network structure, the metal having a capability of heating a eutectic alloy at a temperature equal to or below the melting point of aluminum, then applying an aluminum paste to the film and carrying out a heat treatment in a non-oxidizing atmosphere at a temperature of 550 ° C or more and 750 ° C or less, to remove an organic component ( Resin foam) and for sintering an aluminum powder.

Entsprechend diesem Verfahren wird eine Schicht, die eine eutektische Legierung aus dem oben erwähnten Metall und Aluminium bildet, erzeugt und eine Aluminiumschicht mit hoher Reinheit kann nicht gebildet werden.According to this method, a layer forming a eutectic alloy of the above-mentioned metal and aluminum is produced, and a high-purity aluminum layer can not be formed.

Als andere Verfahren wird überlegt, daß ein Harzschaum-Formkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur einem Aluminiumplattieren unterworfen wird. Ein Elektroplattiervorgang von Aluminium selbst ist bekannt, aber weil Aluminium eine hohe chemische Affinität zu Sauerstoff hat, und ein niedrigeres elektrisches Potential als Wasserstoff, ist das Elektroplattieren in einem Plattierbad, das ein wäßriges Lösungssystem enthält, schwierig. Somit wurde konventionell ein Aluminium-Elektroplattieren in einem Plattierbad mit einem nicht-wäßrigen Lösungssystem untersucht. Als eine Technik zum Plattieren einer Metalloberfläche mit Aluminium zur Antioxidation der Metalloberfläche offenbart beispielsweise Patentliteratur 3 ein Aluminium-Elektroplattierverfahren, worin eine niedrig-schmelzende Zusammensetzung, die eine Mischungsschmelze aus einem Oniumhalogenid und einem Aluminiumhalogenid ist, als Plattierbad verwendet wird und Aluminium auf einer Kathode niedergeschlagen wird, während der Wassergehalt des Plattierbades bei 2 mass% oder weniger gehalten wird. As other methods, it is considered that a resin foam molded body having a three-dimensional network structure is subjected to aluminum plating. Electroplating of aluminum itself is known, but because aluminum has a high chemical affinity for oxygen and a lower electric potential than hydrogen, electroplating in a plating bath containing an aqueous solution system is difficult. Thus, conventionally, aluminum electroplating was investigated in a plating bath with a non-aqueous solution system. For example, as a technique for plating a metal surface with aluminum for anti-oxidation of the metal surface, Patent Literature 3 discloses an aluminum electroplating method wherein a low-melting composition which is a mixture melt of an onium halide and an aluminum halide is used as a plating bath and aluminum is deposited on a cathode while maintaining the water content of the plating bath at 2 mass% or less.

Bei dem Aluminium-Elektroplattieren ist jedoch nur das Plattieren einer Metalloberfläche möglich und es gibt kein bekanntes Verfahren zum Elektroplattieren auf der Oberfläche eines Harzformkörpers, insbesondere Elektroplattieren auf der Oberfläche eines Harzformkörpers mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur.In the aluminum electroplating, however, only plating of a metal surface is possible, and there is no known method of electroplating on the surface of a resin molded article, particularly electroplating on the surface of a resin molded article having a three-dimensional network structure.

Diese Erfinder haben intensive Untersuchungen bezüglich eines Verfahrens zum Elektroplattieren der Oberfläche eines Urethanharz-Formkörpers mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur mit Aluminium durchgeführt und festgestellt, daß es möglich ist, die Oberfläche eines Urethanharz-Formkörpers durch Plattieren des Urethanharz-Formkörpers, worin zumindest die Oberfläche elektrisch leitend gemacht ist, mit Aluminium in einem geschmolzenen Salzbad zu elektroplattieren. Diese Feststellungen haben zur Vollendung eines Verfahrens zur Erzeugung eines porösen Aluminiumkörpers geführt. Entsprechend diesem Produktionsverfahren kann eine Aluminiumstruktur mit einem Urethanharz-Formkörper als Kern seines Gerüstes erhalten werden. Für einige Anwendungen wie verschiedene Filter und Katalysatorträger kann die Aluminiumstruktur als Harzmetall-Composit so wie es ist verwendet werden, aber wenn die Aluminiumstruktur als Metallstruktur ohne Harz verwendet wird wegen der Einschränkungen, die von der Verwendungsumgebung stammen, muß ein poröser Aluminiumkörper durch Entfernen des Harzes gebildet werden.These inventors have made intensive researches on a method for electroplating the surface of a urethane resin molded body having a three-dimensional network structure with aluminum, and found that it is possible to form the surface of a urethane resin molded body by plating the urethane resin molded body wherein at least the surface is electrically conductive is made to electroplate with aluminum in a molten salt bath. These findings have led to the completion of a process for producing an aluminum porous body. According to this production method, an aluminum structure having a urethane resin molded body as the core of its skeleton can be obtained. For some applications, such as various filters and catalyst supports, the aluminum structure may be used as a resinous metal composite as it is, but if the aluminum structure is used as a metal structure without a resin because of limitations imposed by the environment of use, an aluminum porous body must be removed by removing the resin be formed.

Die Entfernung des Harzes kann durch irgendein Verfahren durchgeführt werden, einschließlich Zersetzung (Auflösung) mit einem organischen Lösungsmittel, geschmolzenem Salz oder superkritischen Wasser, Zersetzung durch Erwärmen oder dergleichen.The removal of the resin may be carried out by any method including decomposition (dissolution) with an organic solvent, molten salt or supercritical water, decomposition by heating or the like.

Ein Verfahren zum Zersetzen bei hoher Temperatur oder dergleichen ist angemessen, aber beinhaltet die Oxidation von Aluminium. Weil Aluminium nach der Oxidation schwierig zu reduzieren ist im Gegensatz zu Nickel, verliert, wenn es beispielsweise in einem Elektrodenmaterial einer Batterie oder dergleichen verwendet wird, die Elektrode eine leitende Eigenschaft aufgrund der Oxidation, und daher kann Aluminium nicht als Elektrodenmaterial verwendet werden. Somit haben diese Erfinder ein Verfahren zum Erzeugen eines porösen Aluminiumkörpers vollendet, bei dem eine Aluminiumstruktur, erhalten durch Bilden einer Aluminiumschicht auf der Oberfläche eines porösen Harzformkörpers auf eine Temperatur von gleich oder unterhalb dem Schmelzpunkt von Aluminium in einem Zustand erwärmt wird, bei dem sie in ein geschmolzenes Salz getaucht wird, während ein negatives Potential auf die Aluminiumschicht auferlegt wird, um den porösen Harzformkörper durch thermische Zersetzung zu entfernen, unter Erhalt eines porösen Aluminiumkörpers, wobei dies ein Verfahren zur Entfernung eines Harzes ist, ohne daß die Oxidation von Aluminium verursacht wird.A method of decomposing at high temperature or the like is appropriate, but involves the oxidation of aluminum. Because aluminum is difficult to reduce after oxidation, unlike nickel, when used in, for example, an electrode material of a battery or the like, the electrode loses a conductive property due to oxidation, and therefore, aluminum can not be used as the electrode material. Thus, these inventors completed a method for producing an aluminum porous body in which an aluminum structure obtained by forming an aluminum layer on the surface of a porous resin molded body to a temperature equal to or below the melting point of aluminum is heated in a state where it is heated a molten salt is dipped while applying a negative potential to the aluminum layer to remove the porous resin molded body by thermal decomposition to obtain an aluminum porous body, which is a method of removing a resin without causing the oxidation of aluminum ,

Zur Verwendung des somit erhaltenen porösen Aluminiumkörpers als Elektrode ist es nötig, einen Leitungsdraht an den porösen Aluminiumkörper zu binden, zur Bildung eines Stromkollektors, den porösen Aluminiumkörper, der als Stromkollektor dient mit einem Aktivmaterial zu füllen und den resultierenden porösen Aluminiumkörper einer Behandlung zu unterwerfen wie Komprimieren und Schneiden durch ein Verfahren, das in 1 gezeigt ist, aber eine Technologie für die praktische Verwendung zur industriellen Erzeugung von Elektroden für nicht-wäßrige Elektrolytbatterien und Kondensatoren, umfassend eine nicht-wäßrige elektrolytische Lösung (nachfolgend als ”Kondensator” bezeichnet) und Lithiumionen-Kondensatoren, umfassend eine nicht-wäßrige elektrolytische Lösung (nachfolgend als ”Lithiumionen-Kondensator” bezeichnet) und dergleichen aus einem porösen Aluminiumkörper sind noch nicht bekannt.For use of the aluminum porous body thus obtained as an electrode, it is necessary to bond a lead wire to the aluminum porous body, to form a current collector, to fill the aluminum porous body serving as a current collector with an active material, and to subject the resulting aluminum porous body to a treatment such as Compress and cut by a method that works in 1 but a technology for practical use for industrial production of electrodes for non-aqueous electrolyte batteries and capacitors, comprising a nonaqueous electrolytic solution (hereinafter referred to as "capacitor") and lithium ion capacitors comprising a nonaqueous electrolytic solution (hereinafter referred to as "lithium ion capacitor") and the like of an aluminum porous body are not yet known.

Liste der DruckschriftenList of pamphlets

Patentliteraturpatent literature

  • Patentliteratur 1: japanisches Patent 3413662 Patent Literature 1: Japanese Patent 3413662
  • Patentliteratur 2: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung 8-170126 Patent Literature 2: Unexamined Japanese Patent Publication 8-170126
  • Patentliteratur 3: japanisches Patent 3202072 Patent Literature 3: Japanese Patent 3202072
  • Patentliteratur 4: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung 56-86459 Patent Literature 4: unaudited Japanese Patent Publication 56-86459

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

(Technisches Problem)(Technical problem)

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, eine Technologie für die praktische Verwendung zur industriellen Erzeugung einer Elektrode von einem porösen Aluminiumkörper und spezifisch einem porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionaler Netzwerkstruktur anzugeben, der für ein Verfahren verwendet werden kann, das kontinuierlich eine Elektrode erzeugt, und ermöglicht, einen Stromkollektor mit kleinem elektrischen Widerstand in der Stromsammelrichtung und einen Stromkollektor und eine Elektrode, die jeweils den porösen Aluminiumkörper enthalten, und ein Produktionsverfahren dafür anzugeben.It is an object of this invention to provide a technology for practical use for industrially producing an electrode of an aluminum porous body and specifically a three-dimensional network aluminum porous body, which can be used for a method of continuously producing an electrode, and enables one Current collector with low electrical resistance in the current collecting direction and a current collector and an electrode, each containing the aluminum porous body, and to provide a production method thereof.

(Lösung des Problems)(The solution of the problem)

Die Konstitution dieser Erfindung ist wie folgt.

  • (1) Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionaler Netzwerkstruktur, umfassend: einen lagenförmigen porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionaler Netzwerkstruktur für einen Stromkollektor, wobei der poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk einen Zelldurchmesser in einer X-Richtung davon aufweist, der verschieden ist von einem Zelldurchmesser in einer Y-Richtung davon, wenn eine der beiden Richtungen orthogonal zu der anderen als X-Richtung und die andere als Y-Richtung verwendet wird.
  • (2) Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk nach Anspruch 1, worin ein Verhältnis des Zelldurchmessers in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk zu dem Zelldurchmesser in der X-Richtung davon 0,30 oder mehr und 0,80 oder weniger ist.
  • (3) Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk nach (1) oder (2), worin ein Verhältnis des elektrischen Widerstandes in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk zu dem elektrischen Widerstand in der X-Richtung davon 1,1 oder mehr und 2,5 oder weniger ist.
  • (4) Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk nach (1), worin ein Verhältnis des Zelldurchmessers in der X-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk zu dem Zelldurchmesser in der X-Richtung davon 1,2 oder mehr und 3,0 oder weniger ist.
  • (5) Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk nach (1) oder (4), worin ein Verhältnis des elektrischen Widerstandes in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk zu dem elektrischen Widerstand in der X-Richtung davon 0,40 oder mehr und 0,90 oder weniger ist.
  • (6) Stromkollektor, worin ein streifenförmiges komprimiertes Teil, komprimiert in einer Dickenrichtung an einem Endteil in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß (2) oder (3) gebildet und eine Leitung an das komprimierte Teil durch Schweigen gebunden ist.
  • (7) Stromkollektor, worin ein streifenförmiges komprimiertes Teil, komprimiert in Dickenrichtung, an einem Endteil in der X-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß (4) oder (5) gebildet ist und eine Leitung an das komprimierte Teil durch Schweißen gebunden ist.
  • (8) Elektrode, umfassend den Stromkollektor gemäß (6) oder (7), worin eine Öffnung des Stromkollektors mit einem Aktivmaterial gefüllt ist.
  • (9) Verfahren zur Erzeugung einer Elektrode, umfassend zumindest einen Dicken-Einstellschritt, einen Leitungsschweißschritt, einen Füllschritt für aktives Material, einen Trocknungsschritt, einen Komprimierschritt und einen Schneidschritt, worin der poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß einem von (1) bis (5) als Basismaterial verwendet wird.
  • (10) Nicht-wäßrige Elektrolytbatterie, umfassend die Elektrode gemäß (8).
  • (11) Kondensator, umfassend eine nicht-wäßrige elektrolytische Lösung, umfassend die Elektrode gemäß (8).
  • (12) Lithiumionen-Kondensator, umfassend eine nicht-wäßrige elektrolytische Lösung, umfassend die Elektrode gemäß (8).
The constitution of this invention is as follows.
  • (1) A three-dimensional network aluminum porous body comprising: a sheet-shaped aluminum porous body having a three-dimensional network structure for a current collector, the three-dimensional network aluminum porous body having a cell diameter in an X-direction thereof different from a cell diameter in a Y-direction when one of the two directions orthogonal to the other is used as the X direction and the other as the Y direction.
  • (2) The three-dimensional network porous aluminum body according to claim 1, wherein a ratio of the cell diameter in the Y direction of the three-dimensional network aluminum porous body to the cell diameter in the X direction thereof is 0.30 or more and 0.80 or less.
  • (3) Three-dimensional network aluminum porous body according to (1) or (2), wherein a ratio of the electrical resistance in the Y direction of the three-dimensional network aluminum porous body to the X direction electrical resistance thereof is 1.1 or more and 2.5 or less.
  • (4) The three-dimensional network aluminum porous body according to (1), wherein a ratio of the cell diameter in the X direction of the three-dimensional network aluminum porous body to the cell diameter in the X direction thereof is 1.2 or more and 3.0 or less ,
  • (5) The three-dimensional network aluminum porous body according to (1) or (4), wherein a ratio of electrical resistance in the Y direction of the three-dimensional network aluminum porous body to the X-direction electrical resistance thereof is 0.40 or more and Is 0.90 or less.
  • (6) A current collector in which a strip-shaped compressed member compressed in a thickness direction is formed at an end portion in the Y direction of the three-dimensional network aluminum porous body of (2) or (3), and a lead is connected to the compressed portion by silence.
  • (7) A current collector in which a strip-shaped compressed part compressed in the thickness direction is formed at an end part in the X direction of the three-dimensional network aluminum porous body according to (4) or (5), and a lead is bonded to the compressed part by welding ,
  • (8) An electrode comprising the current collector according to (6) or (7), wherein an opening of the current collector is filled with an active material.
  • (9) A method of producing an electrode comprising at least a thickness adjusting step, a line welding step, an active material filling step, a drying step, a compressing step and a cutting step, wherein the three-dimensional network aluminum porous body according to any one of (1) to (5) ) is used as the base material.
  • (10) Non-aqueous electrolyte battery comprising the electrode according to (8).
  • (11) A capacitor comprising a nonaqueous electrolytic solution comprising the electrode according to (8).
  • (12) A lithium ion capacitor comprising a nonaqueous electrolytic solution comprising the electrode according to (8).

(Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung)(Advantageous Effects of Invention)

Der poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß dieser Erfindung kann für ein Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung eines Elektrodenmaterials verwendet werden und die industriellen Produktionskosten reduzieren. Weil eine Stromsammelleitung in der Richtung angeordnet werden kann, wo der elektrische Widerstand des porösen Aluminiumkörpers klein ist, kann ein Stromkollektor erzeugt werden, worin der elektrische Widerstand in der Stromsammelrichtung klein ist.The three-dimensional network aluminum porous body according to this invention can be used for a method of continuously producing an electrode material and reducing the industrial production cost. Because a power bus can be arranged in the direction where the electric resistance of the aluminum porous body is small, a current collector can be produced in which the electric resistance in the current collecting direction is small.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zur Erzeugung eines Elektrodenmaterials aus einem porösen Aluminiumkörper zeigt. 1 Fig. 13 is a view showing a method of producing an electrode material from an aluminum porous body.

2 ist eine Ansicht, die konzeptionell ein Beispiel der Form einer Zelle in dem porösen Aluminiumkörper dieser Erfindung zeigt. 2 Fig. 14 is a view conceptually showing an example of the shape of a cell in the aluminum porous body of this invention.

3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der elektrischen Widerstandsanisotropie des porösen Aluminiumkörpers dieser Erfindung zeigt. 3 Fig. 14 is a view showing an example of the electrical resistance anisotropy of the aluminum porous body of this invention.

4 ist eine Ansicht, die konzeptionell ein anderes Beispiel der Form einer Zelle in dem porösen Aluminiumkörper dieser Erfindung zeigt. 4 Fig. 14 is a view conceptually showing another example of the shape of a cell in the aluminum porous body of this invention.

5 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel der elektrischen Widerstandsanisotropie des porösen Aluminiumkörpers dieser Erfindung zeigt. 5 Fig. 14 is a view showing another example of the electrical resistance anisotropy of the aluminum porous body of this invention.

6 ist ein Fließdiagramm, das einen Schritt zur Erzeugung eines porösen Aluminiumkörpers zeigt. 6 Fig. 10 is a flow chart showing a step of producing an aluminum porous body.

7 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Schritt zur Erzeugung einer Aluminiumstruktur dieser Erfindung zeigt. 7 Fig. 15 is a schematic sectional view showing a step of producing an aluminum structure of this invention.

8 ist eine vergrößerte Photographie der Oberfläche die die Struktur eines Urethanharz-Formkörpers zeigt. 8th Fig. 10 is an enlarged photograph of the surface showing the structure of a urethane resin molded body.

9 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Schrittes zum kontinuierlichen Aluminiumplattieren unter Anwendung des geschmolzenen Salzplattierens erläutert. 9 Fig. 14 is a view explaining an example of a step for continuous aluminum plating using the molten salt plating.

10 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Struktur zeigt, worin ein poröser Aluminiumkörper bei einem Kondensator verwendet wird. 10 Fig. 10 is a schematic view showing an example of a structure in which a porous aluminum body is used in a capacitor.

11 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Struktur zeigt, worin ein poröser Aluminiumkörper bei einem Kondensator verwendet wird. 11 Fig. 10 is a schematic view showing an example of a structure in which a porous aluminum body is used in a capacitor.

12 ist eine Ansicht, die einen Schritt zum Füllen eines porösen Anteils eines porösen Aluminiumkörpers mit einer Aktivmaterialaufschlämmung zeigt. 12 Fig. 12 is a view showing a step of filling a porous portion of an aluminum porous body with an active material slurry.

13 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Struktur zeigt, worin ein poröser Aluminiumkörper für eine Lithiumbatterie verwendet wird. 13 Fig. 10 is a schematic view showing an example of a structure in which a porous aluminum body is used for a lithium battery.

14 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Struktur zeigt, worin ein poröser Aluminiumkörper bei einem Kondensator verwendet wird. 14 Fig. 10 is a schematic view showing an example of a structure in which a porous aluminum body is used in a capacitor.

15 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Struktur zeigt, worin ein poröser Aluminiumkörper für einen Lithiumionen-Kondensator verwendet wird. 15 Fig. 10 is a schematic view showing an example of a structure in which a porous aluminum body is used for a lithium ion capacitor.

16 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel einer Struktur zeigt, worin ein poröser Aluminiumkörper bei einer Batterie mit geschmolzenem Salz verwendet wird. 16 Fig. 10 is a schematic sectional view showing an example of a structure in which an aluminum porous body is used in a molten salt battery.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Der poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung ist ein lagenförmiger poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk für einen Stromkollektor und hat ein Merkmal, das dann, wenn eine von zwei Richtungen, die orthogonal zueinander sind, als X-Richtung verwendet wird und die andere als Y-Richtung, ein Zelldurchmesser in der X-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensional Netzwerk von einem Zelldurchmesser in der Y-Richtung davon verschieden ist. Hierdurch wird eine elektrische Widerstandsanisotropie zwischen der X-Richtung und der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers erzeugt. Daher wird es in dem porösen Aluminiumkörper durch Anordnen einer Stromsammelleitung an einem Ende in der Richtung parallel zur der Richtung des großen elektrischen Widerstandes möglich, einen Stromkollektor zu erzeugen, worin der elektrische Widerstand in der Richtung der Stromsammlung klein ist.The three-dimensional network aluminum porous body of this invention is a sheet-shaped aluminum three-dimensional network body for a current collector and has a feature that is used as the X direction when one of two directions orthogonal to each other and the other as Y direction. Direction, a cell diameter in the X direction of the aluminum porous body having three-dimensional network is different from a cell diameter in the Y direction thereof. This results in an electrical resistance anisotropy between the X direction and the Y direction of the porous Aluminum body generated. Therefore, in the aluminum porous body, by disposing a current collecting line at one end in the direction parallel to the direction of large electric resistance, it becomes possible to produce a current collector in which the electric resistance in the direction of current collection is small.

In bezug auf die X-Richtung und die Y-Richtung in dieser Erfindung kann beispielsweise, wenn eine obere Oberfläche des lagenförmigen porösen Aluminiumkörpers rechteckig ist, die longitudinale Richtung eine X-Richtung und die Breitenrichtung, die orthogonal zu der longitudinalen Richtung ist, eine Y-Richtung sein. Wenn eine obere Oberfläche des lagenförmigen porösen Aluminiumkörpers quadratisch ist, kann eine Richtung einer Seite (beispielsweise die Längsrichtung) als X-Richtung und eine Richtung der Seite orthogonal zu der X-Richtung (beispielsweise Querrichtung) als Y-Richtung bezeichnet werden.For example, with respect to the X direction and the Y direction in this invention, when an upper surface of the sheet-shaped aluminum porous body is rectangular, the longitudinal direction is an X direction and the width direction orthogonal to the longitudinal direction is a Y. Direction. When an upper surface of the sheet-shaped aluminum porous body is square, a direction of a side (for example, the longitudinal direction) may be referred to as an X direction and a direction of a side orthogonal to the X direction (for example, in a transverse direction) as a Y direction.

Wenn der poröse Aluminiumkörper durch Verwendung eines langen lagenförmigen Harzformkörpers als Basismaterial erzeugt wird, ist es bevorzugt, daß die Richtung, in der der Harzformkörper getragen ist (longitudinale Richtung) als X-Richtung bezeichnet wird und die Breitenrichtung, die orthogonal zur longitudinalen Richtung ist, als Y-Richtung bezeichnet wird.When the aluminum porous body is formed by using a long sheet shaped resin molded body as a base material, it is preferable that the direction in which the resin molded body is supported (longitudinal direction) is referred to as the X direction and the width direction orthogonal to the longitudinal direction, is referred to as the Y direction.

”Der Zelldurchmesser” in dieser Erfindung betrifft einen Wert, der erhalten wird durch Vergrößern eines Bildes der Oberfläche eines porösen Aluminiumkörpers mit einer Mikrophotographie oder dergleichen, Ziehen einer willkürlichen 1 Inch langen (25,4 mm) geraden Linie in einer X-Richtung oder Y-Richtung, Zählen der Anzahl von Zellen, die die Linie schneiden, Berechnen eines Zelldurchmessers in der X-Richtung oder Y-Richtung von einer Gleichung, 25,4 mm/(Anzahl von Zellen in X-Richtung oder Y-Richtung) und Bestimmen eines Durchschnittes des berechneten Zelldurchmessers."The cell diameter" in this invention refers to a value obtained by enlarging an image of the surface of an aluminum porous body with a microphotograph or the like, drawing an arbitrary one inch long (25.4 mm) straight line in an X direction or Y. Direction, counting the number of cells intersecting the line, calculating a cell diameter in the X direction or Y direction from an equation, 25.4 mm / (number of cells in the X direction or Y direction), and determining an average of the calculated cell diameter.

Zusätzlich kann der poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung lagenförmig sein und dessen Dimension ist nicht besonders beschränkt. Bei Verwendung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk für eine industrielle Produktion der Elektrode, wie oben beschrieben, können die Dimensionen des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk angemessen entsprechend einer Produktionsleitung eingestellt werden. Beispielsweise kann der poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk auf eine Größe von 1 m Breite, 200 m Länge und 1 mm Dicke eingestellt werden.In addition, the three-dimensional network aluminum porous body of this invention may be sheet-shaped and its dimension is not particularly limited. When using the three-dimensional network aluminum porous body for industrial production of the electrode as described above, the dimensions of the three-dimensional network aluminum porous body can be set appropriately according to a production line. For example, the three-dimensional network aluminum porous body can be set to a size of 1 m in width, 200 m in length and 1 mm in thickness.

Wie oben beschrieben hat der poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung das Merkmal, daß der Zelldurchmesser in X-Richtung von dem Zelldurchmesser in Y-Richtung verschieden ist, und als poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk mit einer solchen Konfiguration sind beispielsweise die folgenden beiden Aspekte annehmbar.

  • [1] Ein Aspekt, bei dem wie in 2 gezeigt ist, der Zelldurchmesser in X-Richtung länger ist als der in Y-Richtung.
  • [2] Ein Aspekt, bei dem wie in 4 gezeigt ist, der Zelldurchmesser in Y-Richtung länger ist als der in X-Richtung.
As described above, the three-dimensional network aluminum porous body of this invention has the feature that the cell diameter in the X direction is different from the cell diameter in the Y direction, and as the three-dimensional network aluminum porous body having such a configuration, for example, the following two aspects are acceptable ,
  • [1] An aspect where as in 2 is shown, the cell diameter in the X direction is longer than that in the Y direction.
  • [2] An aspect where as in 4 is shown, the cell diameter in the Y direction is longer than that in the X direction.

Nachfolgend werden die jeweiligen Gehalte und Wirkungen der Konfigurationen [1] und [2], die oben beschrieben sind, beschrieben.Hereinafter, the respective contents and effects of the configurations [1] and [2] described above will be described.

Aspekt [1]Aspect [1]

Bei der kontinuierlichen Erzeugung einer Elektrode wird im allgemeinen, wie in 1 gezeigt ist, die Elektrode erzeugt durch ein Verfahren, bei dem ein langes lagenförmiges Basismaterial von einer Rolle abgewickelt wird, mit diesem ein Dickeneinstellschritt, Leitungsschweißschritt, Aktivmaterial-Füllschritt, Trocknungsschritt, Kompressionsschritt und Schneidschritt durchgeführt und schließlich auf eine Rolle gewickelt wird. Bei einem solchen Verfahren zur Erzeugung einer Elektrode ist, wenn eine Stromsammelleitung in der longitudinalen Richtung des Basismaterials geschweißt werden kann, nämlich in einer Richtung, die parallel zu einer Tragerichtung des Basismaterials ist, im C-Schritt (Leitungsschweißschritt) in 1 der poröse Aluminiumkörper ausgezeichneter bezüglich der kontinuierlichen Produktivität. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, daß der elektrische Widerstand in der Breitenrichtung, orthogonal zu der longitudinalen Richtung des Basismaterials, kleiner ist als in der longitudinalen Richtung.In the continuous production of an electrode, in general, as in 1 is shown, the electrode produced by a method in which a long sheet-like base material is unwound from a roll, with which a thickness setting step, line welding step, active material filling step, drying step, compression step and cutting step is performed and finally wound on a roll. In such a method of producing an electrode, when a current collecting line can be welded in the longitudinal direction of the base material, namely in a direction parallel to a supporting direction of the base material, in the C-step (line welding step) 1 the aluminum porous body superior in continuous productivity. For this reason, it is preferable that the electrical resistance in the width direction, orthogonal to the longitudinal direction of the base material, be smaller than in the longitudinal direction.

In dem porösen Aluminiumkörper, worin, wie in 2 gezeigt, der Zelldurchmesser in X-Richtung (Breitenrichtung) größer ist als der in Y-Richtung (longitudinale Richtung), ist der elektrische Widerstand in der X-Richtung (longitudinale Richtung) kleiner ist als in der Y-Richtung (longitudinale Richtung), wie in 3 gezeigt ist. Wenn daher der poröse Aluminiumkörper als Basismaterial bei der Herstellung der Elektrode verwendet wird, ist eine Elektrode, bei der der elektrische Widerstand in der Stromsammelrichtung klein ist, erhalten durch kontinuierliches Schweißen einer Stromsammelleitung in der longitudinalen Richtung.In the aluminum porous body, wherein, as in 2 that is, the cell diameter in the X direction (width direction) is larger than that in the Y direction (longitudinal direction), the electrical resistance in the X direction (longitudinal direction) is smaller than in the Y direction (longitudinal direction), as in 3 is shown. Therefore, when the aluminum porous body is used as a base material in the production of the electrode is an electrode in which the electric resistance in the current collecting direction is small, obtained by continuously welding a current collecting line in the longitudinal direction.

Bei dem porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung ist ein Verhältnis des Zelldurchmessers in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalen Netzwerk zu dem Zelldurchmesser in der X-Richtung davon bevorzugt 0,30 oder mehr und 0,80 oder weniger. Daher kann der elektrische Widerstand in X-Richtung kleiner sein als in Y-Richtung.In the three-dimensional network aluminum porous body of this invention, a ratio of the cell diameter in the Y direction of the three-dimensional network aluminum porous body to the cell diameter in the X direction thereof is preferably 0.30 or more and 0.80 or less. Therefore, the electrical resistance in the X direction may be smaller than in the Y direction.

Wenn das Verhältnis des Zelldurchmessers in Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers zu dem Zelldurchmesser in X-Richtung davon weniger als 0,30 ist, ist die Form der Zelle zu lang und dünn in X-Richtung, was zu Schwierigkeiten beim Füllen eines Aktivmaterials führt. Wenn das Verhältnis des Zelldurchmessers in Y-Richtung zum Zelldurchmesser in X-Richtung 0,80 übersteigt, wird die Wirkung der oben beschriebenen elektrischen Widerstandsanisotropie vermindert. Aufgrund dessen ist in dem porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung das Verhältnis des Zelldurchmessers in Y-Richtung zum Zelldurchmesser in X-Richtung mehr bevorzugt 0,40 oder mehr und 0,70 oder weniger und darüber hinaus bevorzugt 0,50 oder mehr und 0,60 oder weniger.When the ratio of the cell diameter in the Y direction of the aluminum porous body to the cell diameter in the X direction thereof is less than 0.30, the shape of the cell is too long and thin in the X direction, resulting in difficulty in filling an active material. When the ratio of the cell diameter in the Y direction to the cell diameter in the X direction exceeds 0.80, the effect of the above-described electrical resistance anisotropy is reduced. Due to this, in the three-dimensional network aluminum porous body of this invention, the ratio of the cell diameter in the Y direction to the cell diameter in the X direction is more preferably 0.40 or more and 0.70 or less and more preferably 0.50 or more and 0 , 60 or less.

Zum Einstellen des Verhältnisses des Zelldurchmessers in Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers zum Zelldurchmesser in X-Richtung davon auf 0,30 oder mehr und 0,80 oder weniger ist es beispielsweise bevorzugt, die Breite einer Lage aus einem porösen Harzkörper mit Walzen zu verbreitern, die in der Form eines umgekehrten ”V” vor dem Plattieren mit geschmolzenen Salz der Lage aus einem porösen Harzkörper in dem Schritt zur Erzeugung eines porösen Aluminiumkörpers, der später beschrieben wird, aufzuweiten. Wie oben beschrieben hat durch Anordnen von zwei tragenden Walzen in der Form eines umgekehrten V in bezug auf die Lage eines Harzformkörpers und durch Auferlegung einer Kraft auf die Lage aus einem Harzformkörper in der Breitenrichtung zum Aufweiten der Breite der Lage eine Zelle in dem Harzformkörper eine Form, die gleichmäßig in der Breitenrichtung erstreckt ist. Wenn die Lage aus einem Harzformkörper einem Plattieren mit geschmolzenem Salz in diesem Zustand unterworfen wird, hat eine Zelle des resultierenden porösen Aluminiumkörpers ebenfalls eine Form, die gleichmäßig in der Breitenrichtung (X-Richtung) erstreckt ist.For setting the ratio of the cell diameter in the Y direction of the aluminum porous body to the cell diameter in the X direction thereof to 0.30 or more and 0.80 or less, for example, it is preferable to widen the width of a layer of a porous resin body having rollers, in the form of an inverted "V" before the molten salt plating of the porous resin body layer in the aluminum porous body forming step to be described later. As described above, by arranging two supporting rollers in the shape of an inverted V with respect to the sheet of a resin molded body and applying a force to the sheet of a resin molded body in the width direction to widen the width of the sheet, a cell in the resin molded body has a shape which is uniform in the width direction. When the resin molded body sheet is subjected to molten salt plating in this state, a cell of the resulting aluminum porous body also has a shape uniformly extending in the width direction (X direction).

In diesem Fall ist eine Spannung, die auf den Harzformkörper in der X-Richtung auferlegt ist, bevorzugt 50 bis 200 kPa. Hierdurch kann das Verhältnis des Zelldurchmessers in Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers zum Zelldurchmesser in X-Richtung davon 0,30 oder mehr und 0,80 oder weniger sein.In this case, a stress imposed on the resin molded body in the X direction is preferably 50 to 200 kPa. Thereby, the ratio of the cell diameter in the Y direction of the aluminum porous body to the cell diameter in the X direction thereof may be 0.30 or more and 0.80 or less.

In dem porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung ist ein Verhältnis des elektrischen Widerstandes in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk zum elektrischen Widerstand in X-Richtung davon bevorzugt 1,1 oder mehr und 2,5 oder weniger. Hierdurch wird es möglich, kontinuierlich eine Stromsammelleitung zu erfordern, wenn eine Elektrode, bei der elektrische Widerstand in der Stromsammelrichtung klein ist, erzeugt wird.In the three-dimensional network porous aluminum body of this invention, a ratio of the electrical resistance in the Y direction of the three-dimensional electrical network X-dimensional resistance aluminum body in the X direction thereof is preferably 1.1 or more and 2.5 or less. This makes it possible to continuously require a power bus when an electrode in which electric resistance in the current collecting direction is small is generated.

Wenn das Verhältnis des elektrischen Widerstandes weniger als 1,1 ist, wird, weil ein Unterschied zwischen dem elektrischen Widerstand in X-Richtung und dem elektrischen Widerstand in Y-Richtung klein ist, die Wirkung zur Verminderung des elektrischen Widerstandes in der Stromsammelrichtung kaum erzielt. Wenn das Verhältnis des elektrischen Widerstandes 2,5 übersteigt, ist dies weiterhin nicht bevorzugt, weil die Form der Zelle im allgemeinen zu lang in der X-Richtung ist, was zu Schwierigkeiten zum Füllen eines Aktivmaterials führt. Angesichts dessen ist in dem porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung das Verhältnis des elektrischen Widerstandes in der Y-Richtung zu dem elektrischen Widerstand in der X-Richtung mehr bevorzugt 1,3 oder mehr und 2,0 oder weniger und darüber hinaus bevorzugt 1,4 oder mehr und 1,7 oder weniger.When the ratio of the electric resistance is less than 1.1, since a difference between the X-direction electric resistance and the Y-direction electric resistance is small, the effect of reducing the electric resistance in the current collecting direction is hardly attained. Further, if the ratio of the electrical resistance exceeds 2.5, it is not preferable because the shape of the cell is generally too long in the X direction, resulting in difficulty in filling an active material. In view of this, in the three-dimensional network porous aluminum body of this invention, the ratio of the electric resistance in the Y direction to the electric resistance in the X direction is more preferably 1.3 or more and 2.0 or less and more preferably 1, 4 or more and 1.7 or less.

Zum Einstellen des Verhältnisses des elektrischen Widerstandes in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers zu dem elektrischen Widerstand in der X-Richtung davon auf 1,1 oder mehr und 2,5 oder weniger ist es beispielsweise wirksam, das Verhältnis des Zelldurchmessers in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers zu dem Zelldurchmesser in der X-Richtung davon auf 0,30 oder mehr und 0,80 oder weniger wie oben beschrieben einzustellen. Das heißt das Verhältnis des elektrischen Widerstandes in der Y-Richtung zu dem elektrischen Widerstand in der X-Richtung kann ebenfalls eingestellt werden durch Einstellen des Verhältnisses des Zelldurchmessers in der Y-Richtung zum Zelldurchmesser in der X-Richtung durch das oben erwähnte Verfahren. Beispielsweise kann das Verhältnis des elektrischen Widerstandes in der Y-Richtung zu dem elektrischen Widerstand in der X-Richtung 1,1 sein, indem das Verhältnis des Zelldurchmessers in der Y-Richtung zu dem Zelldurchmesser in der X-Richtung auf 0,80 eingestellt wird, und gleichermaßen kann das Verhältnis des elektrischen Widerstandes in der Y-Richtung zu dem elektrischen Widerstand in der X-Richtung 2,5 sein, indem das Verhältnis des Zelldurchmessers in der Y-Richtung zu dem Zelldurchmesser in der X-Richtung auf 0,30 eingestellt wird.For setting the ratio of the electrical resistance in the Y direction of the aluminum porous body to the electric resistance in the X direction thereof to 1.1 or more and 2.5 or less, for example, it is effective to change the ratio of the cell diameter in the Y direction. The direction of the aluminum porous body to the cell diameter in the X direction thereof to 0.30 or more and 0.80 or less as described above. That is, the ratio of the electrical resistance in the Y direction to the electrical resistance in the X direction can also be adjusted by adjusting the ratio of the cell diameter in the Y direction to the cell diameter in the X direction by the above-mentioned method. For example, the ratio of the electric resistance in the Y direction to the electric resistance in the X direction may be 1.1 by setting the ratio of the cell diameter in the Y direction to the cell diameter in the X direction to 0.80 Similarly, the ratio of electrical resistance in the Y direction to electrical resistance in the X direction 2.5 by setting the ratio of the cell diameter in the Y direction to the cell diameter in the X direction to 0.30.

Wenn ein solcher poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk als Stromkollektor verwendet wird, ist es bevorzugt, daß ein streifenförmiges komprimiertes Teil, komprimiert in der Dickenrichtung, an einem Endteil in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk gebildet ist und eine Stromsammelleitung an das komprimierte Teil durch Schweißen gebunden ist. Wenn die Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung als die Tragerichtung verwendet wird, kann eine Stromsammelleitung an einem Endteil in der Y-Richtung angeordnet sein, und ein Stromkollektor mit ausgezeichneter kontinuierlicher Produktivität und kleinem elektrischen Widerstand in Stromsammelrichtung kann erhalten werden.When such a three-dimensional network aluminum porous body is used as a current collector, it is preferable that a strip-shaped compressed part compressed in the thickness direction is formed at an end portion in the Y direction of the three-dimensional network aluminum porous body and a current collecting line is compressed to the compressed one Part is bound by welding. When the Y direction of the three-dimensional network aluminum porous body of this invention is used as the supporting direction, a current collecting line may be disposed at an end portion in the Y direction, and a current collector having excellent continuous productivity and small electrical resistance in the current collecting direction can be obtained.

Aspekt [2]Aspect [2]

Im allgemeinen hat die Elektrode einer zylindrischen Batterie eine Struktur, bei der ein Basismaterial gewunden wird, zum Verbessern der Leistungseigenschaften. Wenn eine solche Elektrode hergestellt wird, wird eine Stromsammelleitung an einem Endteil in der Breitenrichtung des Basismaterials angeordnet, zum Sichern einer Länge des Basismaterials (Elektrode), und dann wird das Aufwickeln durchgeführt. In einem langen lagenförmigen porösen Aluminiumkörper, der als Basismaterial der Elektrode dient, ist es wünschenswert, daß der elektrische Widerstand in der longitudinalen Richtung kleiner ist als in der Breitenrichtung.In general, the electrode of a cylindrical battery has a structure in which a base material is wound to improve the performance characteristics. When such an electrode is manufactured, a current collecting line is arranged at an end part in the width direction of the base material, for securing a length of the base material (electrode), and then the winding is performed. In a long sheet-shaped aluminum porous body serving as a base material of the electrode, it is desirable that the electrical resistance in the longitudinal direction be smaller than in the width direction.

In dem porösen Aluminiumkörper, der wie in 4 gezeigt ist, ist der Zelldurchmesser in der Y-Richtung (longitudinale Richtung) größer als in der X-Richtung (Breitenrichtung), der elektrische Widerstand in der Y-Richtung (longitudinale Richtung) ist kleiner als in der X-Richtung (Breitenrichtung), wie in 5 gezeigt ist. Daher wird eine Elektrode mit einem kleinen elektrischen Widerstand in Stromsammelrichtung und einer genügenden Länge erhalten durch Verwendung des porösen Aluminiumkörpers als Basismaterial bei der Herstellung der Elektrode und Schweißen der Stromsammelleitung an einem Endteil in der longitudinalen Richtung der Elektrode.In the porous aluminum body, as in 4 is shown, the cell diameter in the Y direction (longitudinal direction) is greater than in the X direction (width direction), the electrical resistance in the Y direction (longitudinal direction) is smaller than in the X direction (width direction), as in 5 is shown. Therefore, an electrode having a small electric resistance in the current collecting direction and a sufficient length is obtained by using the aluminum porous body as a base material in the manufacture of the electrode and welding the current collecting line to an end portion in the longitudinal direction of the electrode.

Bei dem porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung ist ein Verhältnis des Zelldurchmessers in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensional Netzwerk zu dem Zelldurchmesser in X-Richtung davon bevorzugt 1,2 oder mehr und 3,0 oder weniger. Hierdurch kann der elektrische Widerstand in der Y-Richtung kleiner sein als der in der X-Richtung.In the three-dimensional network aluminum porous body of this invention, a ratio of the cell diameter in the Y direction of the three-dimensional network aluminum porous body to the cell diameter in the X direction thereof is preferably 1.2 or more and 3.0 or less. Thereby, the electrical resistance in the Y direction may be smaller than that in the X direction.

Wenn das Verhältnis des Zelldurchmessers in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers zu dem Zelldurchmesser in der X-Richtung davon weniger als 1,2 ist, wird die Wirkung der oben beschriebenen elektrischen Widerstandsanisotropie vermindert. Wenn das Verhältnis des Zelldurchmessers in der Y-Richtung zu dem Zelldurchmesser in der X-Richtung 3,0 übersteigt, wird die Form der Zelle zu lang und dünn in X-Richtung, was zu Schwierigkeiten beim Füllen eines Aktivmaterials führt. Angesichts dessen ist in dem porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung das Verhältnis des Zelldurchmessers in Y-Richtung zum Zelldurchmesser in X-Richtung mehr bevorzugt 1,4 oder mehr und 2,5 oder weniger und darüber hinaus bevorzugt 1,6 oder mehr und 2,0 oder weniger.When the ratio of the cell diameter in the Y direction of the aluminum porous body to the cell diameter in the X direction thereof is less than 1.2, the effect of the above-described electrical resistance anisotropy is reduced. When the ratio of the cell diameter in the Y direction to the cell diameter in the X direction exceeds 3.0, the shape of the cell becomes too long and thin in the X direction, resulting in difficulty in filling an active material. In view of this, in the three-dimensional network aluminum porous body of this invention, the ratio of the cell diameter in the Y direction to the cell diameter in the X direction is more preferably 1.4 or more and 2.5 or less and more preferably 1.6 or more and 2 , 0 or less.

Zum Einstellen des Verhältnisses des Zelldurchmessers in Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers zum Zelldurchmesser in X-Richtung davon auf 1,2 oder mehr und 3,0 oder weniger ist es effektiv, eine Spannung auf einem Harzformkörper in einer Richtung beim Durchführen des Plattierens mit geschmolzenem Salz von Aluminium in dem Schritt der Erzeugung eines porösen Aluminiumkörpers, der später beschrieben wird, bei dem Harzformkörper aufzuerlegen. Das heißt durch Ziehen des Harzformkörpers in eine Richtung wird der Harzformkörper deformiert und eine Zelle nimmt eine Form ein, die in einer Richtung (Y-Richtung) erstreckt ist, und daher wird ein Zelldurchmesser in der Richtung (X-Richtung), orthogonal zu der Ziehrichtung (Y-Richtung) kürzer als in der Ziehrichtung (Y-Richtung). Wenn daher die Lage aus dem Harzformkörper mit Aluminium in diesem Zustand plattiert wird, kann der poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung erzeugt werden.For setting the ratio of the cell diameter in the Y direction of the aluminum porous body to the cell diameter in the X direction thereof to 1.2 or more and 3.0 or less, it is effective to apply a stress to a resin molded body in a direction when performing plating with molten metal Imposing salt of aluminum in the step of forming an aluminum porous body, which will be described later, in the resin molded body. That is, by drawing the resin molded body in one direction, the resin molded body is deformed and a cell takes a shape extending in one direction (Y direction), and therefore, a cell diameter in the direction (X direction) orthogonal to that Draw direction (Y direction) shorter than in the pull direction (Y direction). Therefore, when the layer of the resin molded body with aluminum is plated in this state, the three-dimensional network aluminum porous body of this invention can be produced.

In diesem Fall ist die Spannung, die auf den Harzformkörper in der Y-Richtung auferlegt wird, bevorzugt 50 bis 200 kPa. Hierdurch kann das Verhältnis des Zelldurchmessers in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers zum Zelldurchmesser in X-Richtung davon 1,2 oder mehr und 3,0 oder weniger sein.In this case, the stress imposed on the resin molded body in the Y direction is preferably 50 to 200 kPa. Thereby, the ratio of the cell diameter in the Y direction of the aluminum porous body to the cell diameter in the X direction thereof may be 1.2 or more and 3.0 or less.

Angesichts des kontinuierlichen Erzeugens des porösen Aluminiumkörpers ist es wirksam, eine Spannung auf dem Harzformkörper in der Tragerichtung aufzuerlegen. Wenn ein langer lagenförmiger Harzformkörper hergestellt und ein poröser Aluminiumkörper erzeugt wird, während eine Spannung auf dem Harzformkörper in Tragerichtung auferlegt wird, ist es möglich, einen porösen Aluminiumkörper zu erhalten, der einen Stromkollektor mit ausgezeichneter Fähigkeit zur industriellen Erzeugung einer Elektrode und mit kleinem elektrischen Widerstand in der Stromsammelrichtung hat.In view of the continuous production of the aluminum porous body, it is effective to apply a stress to the resin molded body in the supporting direction. If a long sheet-shaped It is possible to obtain a porous aluminum body having a current collector excellent in electrode production ability and low electrical resistance in the current collecting direction ,

In dem porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung ist ein Verhältnis des elektrischen Widerstandes in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk zum elektrischen Widerstand in der X-Richtung davon bevorzugt 0,40 oder mehr oder 0,90 oder weniger. Hierdurch wird es möglich, eine Elektrode zu erzeugen, worin der elektrische Widerstand in der Stromsammelrichtung klein ist, wenn der poröse Aluminiumkörper als Elektrode verwendet wird, worin eine Stromsammelleitung an einem Endteil in der longitudinalen Richtung der Elektrode wie einer zylindrischen Batterie angeordnet ist.In the three-dimensional network aluminum porous body of this invention, a ratio of the electrical resistance in the Y direction of the three-dimensional electrical resistance aluminum oxide body in the X direction thereof is preferably 0.40 or more or 0.90 or less. This makes it possible to produce an electrode in which the electric resistance in the current collecting direction is small when the aluminum porous body is used as an electrode in which a current collecting line is arranged at an end portion in the longitudinal direction of the electrode like a cylindrical battery.

Wenn das Verhältnis des elektrischen Widerstandes weniger als 0,40 ist, ist es nicht bevorzugt, weil die Form der Zelle im allgemeinen zu lang in der Y-Richtung ist, was zu Schwierigkeiten bei der Füllung eines Aktivmaterials führt. Wenn das Verhältnis des elektrischen Widerstandes 0,90 übersteigt, wird, weil ein Unterschied zwischen dem elektrischen Widerstand in der X-Richtung und dem elektrischen Widerstand in der Y-Richtung klein ist, die Wirkung zur Verminderung des elektrischen Widerstandes in der Stromsammelrichtung kaum erzielt. Angesichts dessen ist bei dem porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung das Verhältnis des elektrischen Widerstandes in der Y-Richtung zu dem elektrischen Widerstand in der X-Richtung mehr bevorzugt 0,50 oder mehr und 0,80 oder weniger und darüber hinaus bevorzugt 0,60 oder mehr und 0,70 oder weniger.When the ratio of the electrical resistance is less than 0.40, it is not preferable because the shape of the cell is generally too long in the Y direction, resulting in difficulty in filling an active material. When the ratio of the electric resistance exceeds 0.90, since a difference between the electric resistance in the X direction and the electric resistance in the Y direction is small, the effect of reducing the electric resistance in the current collecting direction is hardly attained. In view of this, in the three-dimensional network aluminum porous body of this invention, the ratio of the electric resistance in the Y direction to the electric resistance in the X direction is more preferably 0.50 or more and 0.80 or less, and more preferably 0, 60 or more and 0.70 or less.

Zum Einstellen des Verhältnisses des elektrischen Widerstandes in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers zu dem elektrischen Widerstand in der X-Richtung davon auf 0,40 oder mehr und 0,90 oder weniger ist es beispielsweise wirksam, das Verhältnis des Zelldurchmessers in der Y-Richtung der porösen Aluminiumkörpers zu dem Zelldurchmesser in der X-Richtung davon auf 1,2 oder mehr und 3,0 oder weniger einzustellen, wie oben beschrieben. Das heißt, das Verhältnis des elektrischen Widerstandes in der Y-Richtung zu dem elektrischen Widerstand in der X-Richtung kann ebenfalls eingestellt werden durch Einstellen des Verhältnisses des Zelldurchmessers in der Y-Richtung zu dem Zelldurchmesser in der X-Richtung durch das oben erwähnte Verfahren. Beispielsweise kann das Verhältnis des elektrischen Widerstandes in der Y-Richtung zum elektrischen Widerstand in der X-Richtung 0,40 sein durch Einstellen des Verhältnisses des Zelldurchmessers in der Y-Richtung zu dem Zelldurchmesser in der X-Richtung auf 3,0, und gleichermaßen kann das Verhältnis des elektrischen Widerstandes in der Y-Richtung zu dem elektrischen Widerstand in der X-Richtung 0,90 sein, indem das Verhältnis des Zelldurchmessers in der Y-Richtung zu dem Zelldurchmesser in der X-Richtung auf 1,2 eingestellt wird.For setting the ratio of the electrical resistance in the Y direction of the aluminum porous body to the electrical resistance in the X direction thereof to 0.40 or more and 0.90 or less, for example, it is effective to change the ratio of the cell diameter in the Y direction. Set the direction of the aluminum porous body to the cell diameter in the X direction thereof to 1.2 or more and 3.0 or less, as described above. That is, the ratio of the electrical resistance in the Y direction to the electrical resistance in the X direction can also be adjusted by adjusting the ratio of the cell diameter in the Y direction to the cell diameter in the X direction by the above-mentioned method , For example, the ratio of the electrical resistance in the Y direction to the electrical resistance in the X direction may be 0.40 by setting the ratio of the cell diameter in the Y direction to the cell diameter in the X direction to 3.0, and similarly For example, the ratio of the electrical resistance in the Y direction to the electrical resistance in the X direction can be 0.90 by setting the ratio of the cell diameter in the Y direction to the cell diameter in the X direction to 1.2.

Wenn ein solcher poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk als Stromkollektor verwendet wird, ist es bevorzugt, daß ein streifenförmiges komprimiertes Teil, komprimiert in der Dickenrichtung, an einem Endteil in der X-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk gebildet und eine Stromsammelleitung an das komprimierte Teil durch Schweißen gebunden wird. Wenn die Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung, worin der elektrische Widerstand klein ist, als Stromsammelrichtung verwendet wird, kann eine genügende Länge sichergestellt werden und ein Stromkollektor kann erhalten werden, der als Elektrode einer zylindrischen Batterie oder dergleichen verwendet werden kann.When such a three-dimensional network aluminum porous body is used as a current collector, it is preferable that a strip-shaped compressed part compressed in the thickness direction is formed at an end part in the X-direction of the three-dimensional network aluminum porous body and a current collecting line to the compressed part is bound by welding. When the Y direction of the three-dimensional network aluminum porous body of this invention in which the electric resistance is small is used as the current collecting direction, a sufficient length can be ensured, and a current collector which can be used as an electrode of a cylindrical battery or the like can be obtained ,

Nachfolgend wird ein Verfahren zur Erzeugung des porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung beschrieben. Nachfolgend wird das Produktionsverfahren beschrieben unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, falls erforderlich, wobei ein Beispiel, bei dem ein Aluminiumplattierverfahren als Verfahren zum Bilden eines Aluminiumfilmes auf der Oberfläche des Urethanharz-Formkörpers als repräsentatives Beispiel verwendet wird. In den folgenden Referenzfiguren sind die Teile mit der gleichen Nummer die gleichen Teile oder die entsprechenden Teile. Diese Erfindung ist nicht hierauf beschränkt, sondern wird durch die Ansprüche definiert, und alle Modifizierungen, die innerhalb des Umfangs der Ansprüche fallen und die Äquivalente davon, sollen durch die Ansprüche erfaßt werden.Hereinafter, a method for producing the three-dimensional network aluminum porous body of this invention will be described. Hereinafter, the production method will be described with reference to the drawings if necessary, and an example in which an aluminum plating method is used as a method of forming an aluminum film on the surface of the urethane resin molded article as a representative example. In the following reference figures, the parts with the same number are the same parts or the corresponding parts. This invention is not limited thereto but is defined by the claims, and all modifications which come within the scope of the claims and the equivalents thereof are intended to be covered by the claims.

(Schritt zur Erzeugung der Aluminiumstruktur)(Step for producing the aluminum structure)

6 ist ein Fließdiagramm, das einen Schritt zur Erzeugung einer Aluminiumstruktur zeigt. 7 zeigt eine schematische Ansicht der Bildung eines Aluminiumplattierfilmes unter Verwendung eines Harzformkörpers als Kernmaterial, das dem Fließdiagramm entspricht. Der Gesamtfluß des Produktionsschrittes wird unter Bezugnahme auf beide Figuren beschrieben. Zunächst wird die Herstellung 101 eines Harzformkörpers durchgeführt, der als Basismaterial dient. 7(a) ist eine vergrößerte schematische Ansicht der Oberfläche eines Harzformkörpers mit kontinuierlichen Poren als ein Beispiel eines Harzformkörpers, der als Basismaterial dient. Poren werden in dem Gerüst des Harzformkörpers 1 gebildet. Dann wird eine leitende Behandlung 102 der Oberfläche des Harzformkörpers durchgeführt. Wie in 7(b) erläutert ist, wird durch diesen Schritt eine dünne leitende Schicht 2 aus einem elektrischen Leiter auf der Oberfläche des Harzformkörpers 1 gebildet. 6 Fig. 10 is a flowchart showing a step of producing an aluminum structure. 7 Fig. 12 is a schematic view showing the formation of an aluminum plating film using a resin molded body as a core material, which corresponds to the flow chart. The total flow of the production step becomes described with reference to both figures. First, the production 101 a resin molded body performed, which serves as a base material. 7 (a) FIG. 15 is an enlarged schematic view of the surface of a continuous-pore resin molded article as an example of a resin molded article serving as a base material. Pores become in the framework of the resin moldings 1 educated. Then, a senior treatment 102 performed the surface of the resin molded body. As in 7 (b) is explained by this step, a thin conductive layer 2 from an electrical conductor on the surface of the resin molding 1 educated.

Anschließend wird ein Aluminiumplattieren 103 in einem geschmolzenen Salz durchgeführt, zur Bildung einer Aluminiumplattierschicht 3 auf der Oberfläche der leitenden Schicht des Harzformkörpers (7(c)). Hierdurch wird eine Aluminiumstruktur erhalten, worin die Aluminiumplattierschicht 3 auf der Oberfläche des Harzformkörpers gebildet wird, der als Basismaterial dient. Die Entfernung 104 des Harzformkörpers, der als Basismaterial dient, wird durchgeführt.Subsequently, an aluminum plating 103 in a molten salt to form an aluminum plating layer 3 on the surface of the conductive layer of the resin molded body ( 7 (c) ). Thereby, an aluminum structure is obtained, wherein the aluminum clad layer 3 is formed on the surface of the resin molded article serving as a base material. The distance 104 of the resin molded body serving as a base material is performed.

Der Harzformkörper 1 kann entfernt werden durch Zersetzen oder dergleichen, unter Erhalt einer Aluminiumstruktur (poröser Körper), der nur eine verbleibende Metallschicht enthält (7(d)). Nachfolgend werden diese Schritte jeweils beschrieben.The resin molding 1 can be removed by decomposition or the like to obtain an aluminum structure (porous body) containing only a remaining metal layer ( 7 (d) ). The following describes each of these steps.

(Herstellung des porösen Harzformkörpers)(Production of Porous Resin Molded Body)

Ein poröser Harzformkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur und kontinuierlichen Poren wird hergestellt. Ein Material des Harzformkörpers kann irgendein Harz sein. Als Material kann ein Harzschaum-Formkörper aus Polyurethan, Melamin, Polypropylen oder Polyethylen veranschaulicht werden. Obwohl der Harzschaum-Formkörper veranschaulicht ist, kann ein Harzformkörper mit irgendeiner Form ausgewählt werden, solange der Harzformkörper kontinuierliche Poren hat. Beispielsweise kann ein Harzformkörper mit einer Form wie ein Vlies, gebildet durch Verwirbeln von fasrigem Harz, anstelle des Harzschaum-Formkörpers verwendet werden. Der Harzschaum-Formkörper hat bevorzugt eine Porosität von 80 bis 98% und einen Porendurchmesser von 50 bis 500 μm. Urethanschäume und Melaminschäume haben eine hohe Porosität, Kontinuität der Poren und ausgezeichnete thermische Zusammensetzungseigenschaften und können daher bevorzugt als Harzschaum-Formkörper verwendet werden.A porous resin molding having a three-dimensional network structure and continuous pores is prepared. A material of the resin molded article may be any resin. As the material, a resin foam molded article of polyurethane, melamine, polypropylene or polyethylene can be exemplified. Although the resin foam molded body is exemplified, a resin molded body having any shape can be selected as long as the resin molded body has continuous pores. For example, a resin molded article having a shape such as a non-woven formed by entangling fibrous resin may be used instead of the resin foam molded article. The resin foam molded body preferably has a porosity of 80 to 98% and a pore diameter of 50 to 500 μm. Urethane foams and melamine foams have high porosity, continuity of pores, and excellent thermal composition properties, and therefore, they can be preferably used as a resin foam molded body.

Urethanschäume sind angesichts der Gleichmäßigkeit der Poren, leichten Verfügbarkeit und dergleichen bevorzugt, weil Urethanschäume mit einem kleinen Porendurchmesser verfügbar sein können.Urethane foams are preferred in view of pore uniformity, ready availability, and the like because urethane foams having a small pore diameter may be available.

Poröse Harzformkörper enthalten häufig Restmaterialien wie ein Schäummittel und nicht-reagiertes Monomer bei der Erzeugung des Schaumes und werden daher bevorzugt einer Waschbehandlung für die anschließenden Schritte unterworfen. Als ein Beispiel des porösen Harzformkörpers ist ein Urethanschaum, mit dem eine Waschbehandlung als Vorbehandlung durchgeführt ist, in 8 gezeigt. Im Harzformkörper wird ein dreidimensionales Netzwerk als Gerüst konfiguriert, und daher werden kontinuierliche Poren insgesamt konfiguriert. Das Gerüst des Urethanschaumes hat eine nahezu dreieckige Form in einer Querschnittsrichtung senkrecht zu der erstreckenden Richtung. Die Porosität wird durch die folgende Gleichung definiert: Porosität = (1 – (Gewicht des porösen Materials [g]/(Volumen des porösen Materials [cm3] × Materialdichte))) × 100 [%] Porous resin molded articles often contain residual materials such as a foaming agent and unreacted monomer in the production of the foam and are therefore preferably subjected to a washing treatment for the subsequent steps. As an example of the porous resin molded body is a urethane foam, with which a washing treatment is performed as a pretreatment, in 8th shown. In the resin molded body, a three-dimensional network is configured as a skeleton, and therefore, continuous pores are configured as a whole. The skeleton of the urethane foam has a nearly triangular shape in a cross-sectional direction perpendicular to the extending direction. The porosity is defined by the following equation: Porosity = (1 - (weight of porous material [g] / (volume of porous material [cm 3 ] × material density))) × 100 [%]

Weiterhin wird der Porendurchmesser bestimmt durch Vergrößern der Oberfläche des Harzformkörpers in einer Photomikrographie oder dergleichen, Zählen der Zahl der Poren pro Inch (25,4 mm) als Zahl der Zellen und Berechnen des durchschnittlichen Porendurchmessers durch die folgende Gleichung: durchschnittlicher Porendurchmesser = 25,4 mm/Zahl der Zellen.Further, the pore diameter is determined by enlarging the surface of the resin molded body in a photomicrograph or the like, counting the number of pores per inch (25.4 mm) as the number of cells and calculating the average pore diameter by the following equation: average pore diameter = 25.4 mm / number of cells.

(Leitende Behandlung der Oberfläche des Harzformkörpers)(Conductive Treatment of Surface of Resin Molded Body)

Zur Durchführung des Elektroplattierens wird die Oberfläche des Harzschaumes zuvor einer leitenden Behandlung unterworfen. Ein Verfahren der leitenden Behandlung ist nicht besonders beschränkt, solange sie eine Behandlung ist, durch die eine Schicht mit einer leitenden Eigenschaft auf der Oberfläche des Harzformkörpers angeordnet werden kann, und irgendein Verfahren, einschließlich elektrolosem Plattieren eines leitenden Metalls wie Nickel, Vakuumniederschlag und Sputtern von Aluminium oder dergleichen und die Auferlegung eines leitenden Beschichtungsmaterials, umfassend leitende Teilchen wie Kohlenstoff oder Aluminiumpulver, kann ausgewählt werden.For performing the electroplating, the surface of the resin foam is previously subjected to a conductive treatment. A method of conductive treatment is not particularly limited as long as it is a treatment by which a layer having a conductive property can be disposed on the surface of the resin molded body, and any method including electroless plating of a conductive metal such as nickel, vacuum deposition, and sputtering Aluminum or the like and the imposition of a conductive coating material comprising conductive particles such as carbon or aluminum powder may be selected.

(Bildung der Aluminiumschicht: geschmolzenes Salzplattieren) (Formation of Aluminum Layer: Molten Salt Plating)

Nachfolgend wird eine Aluminium-plattierte Schicht auf der Oberfläche des Harzformkörpers durch Elektroplattieren in einem geschmolzenen Salz gebildet. Durch Plattieren von Aluminium in dem geschmolzenen Salzbad kann eine dicke Aluminiumschicht gleichmäßig insbesondere auf der Oberfläche einer komplizierten Gerüststruktur wie dem Harzformkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur gebildet werden. Ein Direktstrom wird zwischen einer Kathode des Harzformkörpers mit einer Oberfläche, die einer leitenden Behandlung unterworfen ist, und einer Anode aus einer Aluminiumplatte mit einer Reinheit von 99,0% in dem geschmolzenem Salz auferlegt. Als geschmolzenes Salz kann ein organisches geschmolzenes Salz, das ein eutektisches Salz aus einem organischen Halogenid und einem Aluminiumhalogenid ist, oder ein anorganisches geschmolzenes Salz, das ein eutektisches Salz aus einem Alkalimetallhalogenid und einem Aluminiumhalogenid ist, verwendet werden. Die Verwendung eines organischen geschmolzenen Salzbades, das bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur schmilzt, ist bevorzugt, weil es das Plattieren ohne Zersetzung des Harzformkörpers, einem Basismaterial ermöglicht. Als organisches Halogenid kann ein Imidazoliumsalz, Pyridiniumsalz oder dergleichen verwendet werden, und spezifisch sind 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (EMIC) und Butylpyridiniumchlorid (BPC) bevorzugt. Weil die Kontamination des geschmolzenen Salzes mit Wasser oder Sauerstoff einen Abbau des geschmolzenen Salzes verursacht, wird das Plattieren bevorzugt in einer Atmosphäre aus einem Inertgas wie Stickstoff oder Argon und in einer abgedichteten Atmosphäre durchgeführt.Subsequently, an aluminum-plated layer is formed on the surface of the resin molded body by electroplating in a molten salt. By plating aluminum in the molten salt bath, a thick aluminum layer can be uniformly formed particularly on the surface of a complicated skeleton structure such as the resin molded body having a three-dimensional network structure. A direct current is imposed between a cathode of the resin molded body having a surface subjected to a conductive treatment and an anode made of an aluminum plate having a purity of 99.0% in the molten salt. As the molten salt, an organic molten salt which is a eutectic salt of an organic halide and an aluminum halide, or an inorganic molten salt which is a eutectic salt of an alkali metal halide and an aluminum halide can be used. The use of an organic molten salt bath, which melts at a relatively low temperature, is preferable because it enables plating without decomposing the resin molded body, a base material. As the organic halide, an imidazolium salt, pyridinium salt or the like can be used, and specifically, 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride (EMIC) and butylpyridinium chloride (BPC) are preferable. Since the contamination of the molten salt with water or oxygen causes degradation of the molten salt, the plating is preferably carried out in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon and in a sealed atmosphere.

Das geschmolzene Salzbad ist bevorzugt ein geschmolzenes Salzbad, umfassend Stickstoff, und insbesondere wird ein Imidazoliumsalzbad bevorzugt verwendet. Wenn ein Salz, das bei hoher Temperatur schmilzt, als geschmolzenes Salz verwendet wird, ist die Auflösung oder Zersetzung des Harzes in dem geschmolzenen Salz schneller als das Wachstum an einer plattierten Schicht, und daher kann eine plattierte Schicht nicht auf der Oberfläche des Harzformkörpers gebildet werden. Das Imidazoliumsalz kann ohne irgendeine Wirkung auf das Harz selbst bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen verwendet werden. Als Imidazoliumsalz wird ein Salz bevorzugt verwendet, das ein Imidazolium-Kation mit Alkyl-Gruppen an der 1,3-Position enthält, und insbesondere werden geschmolzene Salze auf Basis von Aluminiumchlorid + 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (AlCl3 + EMIC) am meisten bevorzugt verwendet, wegen ihrer hohen Stabilität und Resistenz gegenüber Zersetzung. Das Imidazoliumsalzbad ermöglicht ein Plattieren von Urethanharzschäumen und Melaminharzschäumen und die Temperatur des geschmolzenen Salzbades liegt von 10 bis 65°C und bevorzugt 25 bis 60°C. Mit einer Verminderung der Temperatur wird der Stromdichtebereich, bei dem das Plattieren möglich ist, eingeengt und das Plattieren der gesamten Oberfläche eines porösen Harzformkörpers wird schwierig. Der Mangel, daß eine Form eines Basisharzes beeinträchtigt wird, kann bei einer Temperatur, die höher ist als 65°C auftreten.The molten salt bath is preferably a molten salt bath comprising nitrogen, and in particular, an imidazolium salt bath is preferably used. When a salt which melts at a high temperature is used as a molten salt, dissolution or decomposition of the resin in the molten salt is faster than growth on a plated layer, and therefore, a plated layer can not be formed on the surface of the resin molded body , The imidazolium salt can be used without any effect on the resin even at relatively low temperatures. As the imidazolium salt, a salt containing an imidazolium cation having alkyl groups at the 1,3-position is preferably used, and in particular, molten salts based on aluminum chloride + 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride (AlCl 3 + EMIC) on most preferably used because of their high stability and resistance to decomposition. The imidazolium salt bath enables plating of urethane resin foams and melamine resin foams, and the temperature of the molten salt bath is from 10 to 65 ° C, preferably 25 to 60 ° C. With a decrease in the temperature, the current density range at which plating is possible is narrowed and the plating of the whole surface of a porous resin molded article becomes difficult. The defect that a form of a base resin is impaired may occur at a temperature higher than 65 ° C.

In bezug auf das Aluminiumplattieren im geschmolzenen Salz auf einer Metalloberfläche wird berichtet, daß ein Additiv wie Xylol, Benzol, Toluol oder 1,10-Phenanthrolin zu AlCl3 – EMIC gegeben wird, um die Glätte der Plattierten Oberfläche zu verbessern. Diese Erfinder haben festgestellt, daß insbesondere beim Aluminiumplattieren eines porösen Harzformkörpers mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur die Addition von 1,10-Phenanthrolin charakteristische Wirkungen auf die Bildung eines porösen Aluminiumkörpers hat. Das heißt dies ergibt ein erstes Charakteristikum, daß die Glätte eines Plattierfilmes verbessert und das Aluminiumgerüst, das den porösen Körper bildet, kaum gebrochen wird, und eine zweite Eigenschaft, daß ein gleichmäßiges Plattieren mit einem kleinen Unterschied der Plattierdicke zwischen der Oberfläche und dem Inneren des porösen Körpers erzielt werden kann.With respect to aluminum plating in the molten salt on a metal surface, it is reported that an additive such as xylene, benzene, toluene or 1,10-phenanthroline is added to AlCl 3 -EMIC to improve the smoothness of the plated surface. These inventors have found that particularly in aluminum plating a porous resin molded body having a three-dimensional network structure, the addition of 1,10-phenanthroline has characteristic effects on the formation of an aluminum porous body. That is, it gives a first characteristic that the smoothness of a plating film is improved and the aluminum skeleton constituting the porous body is hardly broken, and a second property is that uniform plating with a small difference in plating thickness between the surface and the inside of the plating film porous body can be achieved.

Beim Pressen des vollendeten porösen Aluminiumkörpers oder dergleichen können die oben erwähnten zwei Charakteristiken des kaum zu brechenden Gerüstes und der gleichmäßigen Plattierdicke im Inneren und Äußeren einen porösen Körper ergeben, der ein kaum zu brechendes Gerüst insgesamt hat und gleichmäßig gepreßt ist. Wenn der poröse Aluminiumkörper als Elektrodenmaterial für Batterien oder dergleichen verwendet wird, wird ein Schritt durchgeführt, daß eine Elektrode mit einem Elektroden-Aktivmaterial gefüllt und zur Erhöhung der Dichte gepreßt wird. Weil das Gerüst häufig bei dem Schritt des Füllens des Aktivmaterials oder dem Pressen bricht, sind diese beiden Eigenschaften extrem effektiv bei einer solchen Anwendung.When pressing the completed aluminum porous body or the like, the above-mentioned two characteristics of the hardly-to-be-broken skeleton and the uniform plating thickness inside and outside can give a porous body having an almost unbreakable skeleton as a whole and uniformly pressed. When the aluminum porous body is used as the electrode material for batteries or the like, a step is performed in which an electrode is filled with an electrode active material and pressed to increase the density. Because the framework often breaks at the step of filling the active material or pressing, these two properties are extremely effective in such an application.

Gemäß der obigen Beschreibung ist die Addition eines organischen Lösungsmittels zum geschmolzenen Salzbad bevorzugt, und insbesondere wird 1,10-Phenanthrolin bevorzugt verwendet. Die Menge des zum Plattierbad gegebenen organischen Lösungsmittels liegt bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 7 g/l. Wenn die Menge 0,2 g/l oder weniger ist, hat die resultierende Plattierschicht eine schlechte Glätte und ist spröde und es ist schwierig, eine Wirkung zur Verminderung eines Unterschiedes der Dicke zwischen der Oberflächenschicht und dem Inneren zu erzielen. Wenn die Menge 7 g/l oder mehr ist, wird die Plattiereffizienz vermindert und es ist schwierig, eine bestimmte Plattierdicke zu erzielen.As described above, the addition of an organic solvent to the molten salt bath is preferable, and in particular, 1,10-phenanthroline is preferably used. The amount of the organic solvent added to the plating bath is preferably in the range of 0.2 to 7 g / l. When the amount is 0.2 g / L or less, the resulting plating layer is poor in smoothness and is brittle, and it is difficult to have an effect of reducing a difference in thickness between the surface layer and to achieve the interior. When the amount is 7 g / L or more, the plating efficiency is lowered and it is difficult to achieve a certain plating thickness.

9 ist eine Ansicht, die schematisch die Konfiguration einer Anlage zum kontinuierlichen Plattieren des oben erwähnten streifenförmigen Harzes mit Aluminium zeigt. Diese Ansicht zeigt eine Konfiguration, bei der ein streifenförmiges Harz 22 mit einer Oberfläche, mit der eine leitende Behandlung durchgeführt ist, von links nach rechts in der Figur transferiert wird. Ein erstes Plattierbad 21a wird durch eine zylindrische Elektrode 24, eine Aluminiumanode 25, die auf der Innenwand eines Behälters angeordnet ist, und ein Plattierbad 23 konfiguriert. Das streifenförmige Harz 22 gelangt durch das Plattierbad 23 entlang der zylindrischen Elektrode 24 und hierdurch kann ein gleichmäßiger elektrischer Strom leicht durch den gesamten Harzformkörper fließen, und ein gleichmäßiges Plattieren kann erzielt werden. Ein Plattierbad 21b ist ein Bad zum weiteren Durchführen eines dicken gleichmäßigen Plattierens und ist konfiguriert durch eine Vielzahl von Bädern, so daß das Plattieren viele Male durchgeführt werden kann. Das streifenförmige Harz 22 mit einer Oberfläche, die einer leitenden Behandlung unterworfen ist, gelangt durch ein Plattierbad 28, während es durch Elektrodenrollen 26 transferiert wird, die als Zuführrollen und Energiezuführkathoden an der Außenseite des Bades dienen, um hierdurch das Plattieren durchzuführen. Die Vielzahl der Bäder umfassen Anoden 27 aus Aluminium, die beiden Oberflächen des Harzformkörpers über das Plattierbad 28 gegenüber liegen, was ein gleichmäßigeres Plattieren auf beiden Flächen des Harzformkörpers ermöglicht. Eine Plattierlösung wird adäquat von dem plattierten porösen Aluminiumkörper durch Stickstoffgasblasen entfernt, und dann wird der plattierte poröse Aluminiumkörper mit Wasser gewaschen, unter Erhalt eines porösen Aluminiumkörpers. 9 Fig. 12 is a view schematically showing the configuration of a plant for continuously plating the above-mentioned strip-shaped resin with aluminum. This view shows a configuration in which a strip-shaped resin 22 with a surface subjected to a conductive treatment is transferred from left to right in the figure. A first plating bath 21a is through a cylindrical electrode 24 , an aluminum anode 25 which is disposed on the inner wall of a container, and a plating bath 23 configured. The strip-shaped resin 22 passes through the plating bath 23 along the cylindrical electrode 24 and thereby a uniform electric current can easily flow through the entire resin molded body, and uniform plating can be achieved. A plating bath 21b is a bath for further performing a thick uniform plating, and is configured by a plurality of baths, so that the plating can be performed many times. The strip-shaped resin 22 with a surface subjected to a conductive treatment passes through a plating bath 28 while passing through electrode rollers 26 which serve as feed rollers and power supply cathodes on the outside of the bath to thereby perform plating. The variety of bathrooms include anodes 27 made of aluminum, the two surfaces of the resin molded body via the plating bath 28 opposite, which allows a more uniform plating on both surfaces of the resin molded body. A plating solution is adequately removed from the plated aluminum porous body by nitrogen gas bubbles, and then the plated aluminum porous body is washed with water to obtain an aluminum porous body.

Auf der anderen Seite kann ein anorganisches Salzbad ebenfalls als geschmolzenes Salz in einem Ausmaß verwendet werden, bei dem ein Harz nicht schmilzt oder dergleichen. Das anorganische Salzbad ist ein Salz aus einem Zweikomponentensystem, typischerweise AlCl3-XCl (X: Alkalimetall) oder einem Multi-Komponenten-System. Ein solches anorganisches Salzbad hat üblicherweise eine höhere geschmolzene Temperatur als ein organisches Salzbad, wie ein Imidazoliumsalzbad, hat aber weniger Umweltbeschränkungen wie Wassergehalt oder Sauerstoff und kann mit niedrigen Kosten insgesamt praktisch verwendet werden. Wenn das Harz ein Melaminharzschaum ist, wird ein anorganisches Salzbad bei 60 bis 150°C verwendet, weil das Harz bei einer höheren Temperatur als ein Urethanharzschaum verwendet werden kann.On the other hand, an inorganic salt bath may also be used as a molten salt to the extent that a resin does not melt or the like. The inorganic salt bath is a salt of a two-component system, typically AlCl 3 -XCl (X: alkali metal) or a multi-component system. Such an inorganic salt bath usually has a higher molten temperature than an organic salt bath such as an imidazolium salt bath, but has less environmental restrictions such as water content or oxygen, and can be practically used at a low cost. When the resin is a melamine resin foam, an inorganic salt bath at 60 to 150 ° C is used because the resin can be used at a higher temperature than a urethane resin foam.

Eine Aluminiumstruktur mit einem Harzformkörper als Kern auf dem Gerüst wird erhalten durch die oben erwähnten Schritte. Für einige Anwendungen wie verschiedene Filter und Katalysatorträger kann die Aluminiumstruktur als Harzmetall-Composit so wie sie ist verwendet werden, aber wenn die Aluminiumstruktur als poröser Metallkörper ohne Harz verwendet wird, wegen der Beschränkungen, die von der Verwendungsumgebung resultieren, wird das Harz entfernt. Erfindungsgemäß wird zur Vermeidung einer Oxidation von Aluminium das Harz durch Zersetzung in einem geschmolzenen Salz, wie unten beschrieben entfernt.An aluminum structure having a resin molded body as a core on the skeleton is obtained by the above-mentioned steps. For some applications, such as various filters and catalyst supports, the aluminum structure may be used as a resinous metal composite as it is, but if the aluminum structure is used as a porous metal body without resin, because of the limitations resulting from the environment of use, the resin will be removed. According to the invention, to prevent oxidation of aluminum, the resin is removed by decomposition in a molten salt as described below.

(Entfernung des Harzes: Behandlung durch geschmolzenes Salz)(Removal of the resin: treatment by molten salt)

Die Zersetzung in einem geschmolzenen Salz wird auf folgende Weise durchgeführt. Ein Harzformkörper mit einer Aluminiumplattierten Schicht, gebildet auf der Oberfläche davon, wird in ein geschmolzenes Salz getaucht und erwärmt, während ein negatives Potential (Potential, das niedriger ist als ein Standardelektrodenpotential von Aluminium) auf die Aluminiumschicht auferlegt wird, zur Entfernung des porösen Harzformkörpers. Wenn das negative Potential auf die Aluminiumschicht mit dem porösen Harzformkörper, der in das geschmolzene Salz getaucht ist, auferlegt wird, kann der poröse Harzformkörper ohne Oxidation von Aluminium zersetzt werden. Eine Erwärmungstemperatur kann angemessen entsprechend dem Typ des Harzformkörpers ausgewählt werden. Wenn der Harzformkörper Urethan ist, muß eine Temperatur des geschmolzenen Salzbade 380°C oder mehr sein, weil die Zersetzung von Urethan bei etwa 380°C auftritt, aber die Behandlung muß bei einer Temperatur von gleich oder niedriger als dem Schmelzpunkt (660°C) von Aluminium durchgeführt werden, um ein Schmelzen von Aluminium zu vermeiden. Ein bevorzugter Temperaturbereich ist 500°C oder mehr und 600°C oder weniger. Ein aufzuerlegendes negatives Potential ist auf der Minusseite des Reduktionspotentials von Aluminium und auf der Plusseite des Reduktionspotentials des Kations im geschmolzenen Salz. Auf diese Weise kann ein poröser Aluminiumkörper mit kontinuierlichen Poren und einer dünnen Oxidschicht auf der Oberfläche und einem niedrigen Sauerstoffgehalt erhalten werden.The decomposition in a molten salt is carried out in the following manner. A resin molded body having an aluminum-plated layer formed on the surface thereof is dipped in a molten salt and heated while applying a negative potential (potential lower than a standard electrode potential of aluminum) to the aluminum layer to remove the porous resin molded body. When the negative potential is imposed on the aluminum layer having the porous resin molded body dipped in the molten salt, the porous resin molded article can be decomposed without oxidation of aluminum. A heating temperature may be appropriately selected according to the type of the resin molded body. When the resin molded article is urethane, a molten salt bath temperature must be 380 ° C or more because decomposition of urethane occurs at about 380 ° C, but the treatment must be at a temperature equal to or lower than the melting point (660 ° C). be performed by aluminum to prevent melting of aluminum. A preferable temperature range is 500 ° C or more and 600 ° C or less. A negative potential to be imposed is on the minus side of the reduction potential of aluminum and on the plus side of the reduction potential of the cation in the molten salt. This way you can porous aluminum body having continuous pores and a thin oxide layer on the surface and a low oxygen content can be obtained.

Das geschmolzene Salz, das bei der Zersetzung des Harzes verwendet wird, kann ein Halogenidsalz aus einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall sein, so daß das Aluminium-Elektrodenpotential niedriger ist. Mehr spezifisch enthält das geschmolzene Salz bevorzugt ein oder mehrere Salze, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Lithiumchlorid (LiCl), Kaliumchlorid (KCl) und Natriumchlorid (NaCl). Auf diese Weise kann ein poröser Aluminiumkörper mit kontinuierlichen Poren und einer dünnen Oxidschicht auf der Oberfläche und mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt erhalten werden.The molten salt used in the decomposition of the resin may be a halide salt of an alkali metal or alkaline earth metal, so that the aluminum electrode potential is lower. More specifically, the molten salt preferably contains one or more salts selected from the group consisting of lithium chloride (LiCl), potassium chloride (KCl) and sodium chloride (NaCl). In this way, a porous aluminum body having continuous pores and a thin oxide layer on the surface and having a low oxygen content can be obtained.

Nachfolgend wird ein Verfahren zur Erzeugung einer Elektrode aus dem somit erhaltenen porösen Aluminiumkörper beschrieben.Hereinafter, a method for producing an electrode from the thus-obtained aluminum porous body will be described.

1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Verfahrens zum kontinuierlichen Erzeugen einer Elektrode aus einem porösen Aluminiumkörper zeigt. Das Verfahren umfaßt einen Abwickelschritt A für eine Lage aus einem porösen Körper zum Abwickeln einer porösen Körperlage von einer Abwickelrolle 41, einen Dickeneinstellschritt B unter Verwendung einer Kompressionswalze 42, einen Leitungsschweißschritt C unter Verwendung einer Kompressions-/Schweißwalze 43 und eine Leitungsschweißwalze 49, einen Aufschlämmungsfüllschritt D unter Verwendung einer Auffüllwalze 44, eine Aufschlämmungszuführdüse 50 und eine Aufschlämmung 51, einen Trockenschritt E unter Verwendung einer Trocknungsmaschine 45, einen Kompressionsschritt F unter Verwendung einer Komprimierwalze 46, einen Schneidschritt G unter Verwendung einer Schneidwalze 47 und einen Aufwickelschritt H unter Verwendung einer Aufwickelwalze 48. Nachfolgend werden diese Schritte spezifisch beschrieben. 1 Fig. 10 is a view showing an example of a method for continuously producing an electrode from an aluminum porous body. The method comprises a porous body layer unwinding step A for unwinding a porous body ply from a supply reel 41 , a thickness adjusting step B using a compression roller 42 , a line welding step C using a compression / welding roller 43 and a line welding roller 49 , a slurry filling step D using a padding roll 44 , a slurry feed nozzle 50 and a slurry 51 , a drying step E using a drying machine 45 , a compression step F using a compression roller 46 , a cutting step G using a cutting roller 47 and a winding step H using a take-up roll 48 , In the following, these steps will be described specifically.

(Dickeneinstellschritt)(Thickness adjustment)

Eine poröse Aluminiumkörperlage wird von einer Walze mit einer Rohlage abgewickelt, um die die Lage aus einem porösen Aluminiumkörper gewickelt war, und wird eingestellt, so daß sie eine optimale Dicke und eine flache Oberfläche durch Walzenpressen in dem Dickeneinstellschritt aufweist. Die Enddicke des porösen Aluminiumkörpers wird angemessen entsprechend einer Auferlegung einer Elektrode bestimmt, und dieser Dickeneinstellschritt ist ein Präkompressionsschritt eines Kompressionsschrittes zum Erzielen der Enddicke und komprimiert den porösen Aluminiumkörper auf ein Dickenmaß, bei der die Behandlung im folgenden Schritt leicht durchgeführt wird. Eine Flachplattenpresse oder Walzenpresse wird als Preßmaschine verwendet. Die Flachplattenpresse ist bevorzugt zum Unterdrücken der Dehnung eines Stromkollektors, ist aber nicht geeignet für die Massenproduktion, und daher wird die Walzenpresse bevorzugt verwendet, die eine kontinuierliche Behandlung durchführen kann.A porous aluminum body sheet is unwound from a roll having a green sheet around which the sheet was wound from an aluminum porous body, and is adjusted to have an optimum thickness and a flat surface by roll pressing in the thickness setting step. The final thickness of the aluminum porous body is appropriately determined according to an electrode laying, and this thickness adjusting step is a pre-compression step of a compression step to achieve the final thickness and compresses the aluminum porous body to a thickness dimension where the treatment in the following step is easily performed. A flat plate press or roller press is used as a pressing machine. The flat plate press is preferable for suppressing the elongation of a current collector, but is not suitable for mass production, and therefore, it is preferable to use the roller press capable of continuous treatment.

(Leitungsschweißschritt)(Lead welding step)

– Kompression eines Endteils des porösen Aluminiumkörpers –Compression of an end portion of the aluminum porous body

Wenn ein poröser Aluminiumkörper als Elektrodenstromkollektor einer Sekundärbatterie oder dergleichen verwendet wird, muß eine Anhänger-Leitung für externe Extraktion mit dem porösen Aluminiumkörper verschweißt werden. Bei einer Elektrode, umfassend den porösen Aluminiumkörper ist es unmöglich, ein Leitungsstück direkt an den porösen Aluminiumkörper zu schweißen, weil ein robustes Metallteil nicht in dem porösen Aluminiumkörper vorhanden ist. Daher wird ein Endteil des porösen Aluminiumkörpers in die Form der Folie durch Komprimieren verarbeitet, zum Verleihen einer mechanischen Festigkeit, und eine Anhänger-Leitung wird an das Teil geschweißt.When a porous aluminum body is used as an electrode current collector of a secondary battery or the like, a trailer line for external extraction must be welded to the aluminum porous body. In an electrode comprising the aluminum porous body, it is impossible to weld a lead directly to the aluminum porous body because a sturdy metal part is not present in the aluminum porous body. Therefore, an end part of the aluminum porous body is processed into the shape of the film by compression, for imparting mechanical strength, and a trailer lead is welded to the part.

Ein Beispiel eines Verfahrens zum Verarbeiten des Endteils des porösen Aluminiumkörpers wird beschrieben.An example of a method of processing the end part of the aluminum porous body will be described.

10 ist eine Ansicht, die schematisch den Kompressionsschritt zeigt. 10 Fig. 16 is a view schematically showing the compression step.

Eine Rotationswalze kann als Kompressionsspannvorrichtung verwendet werden.A rotating roller may be used as a compression-tensioning device.

Wenn das komprimierte Teil eine Dicke von 0,05 mm oder mehr und 0,2 mm oder weniger hat (zum Beispiel etwa 0,1 mm) kann eine bestimmte mechanische Festigkeit erzielt werden.When the compressed part has a thickness of 0.05 mm or more and 0.2 mm or less (for example, about 0.1 mm), a certain mechanical strength can be obtained.

In 11 wird ein zentrales Teil aus einem porösen Aluminiumkörper 34 mit einer Breite von zwei porösen Aluminiumkörpern durch eine Rotationswalze 35 als Kompressionsspannrahmen komprimiert, zum Bilden eines komprimierten Teils 33. Nach der Kompression wird das komprimierte Teil 33 entlang der Mittellinie des zentralen Teils geschnitten, unter Erhalt von zwei Lagen aus Elektrodenstromkollektoren, mit einem komprimierten Teil am Endes des Stromkollektors.In 11 becomes a central part of a porous aluminum body 34 with a width of two porous aluminum bodies by a rotating roller 35 compressed as a compression tension frame to form a compressed part 33 , After compression, the compressed part 33 cut along the center line of the central part to give two layers of electrode current collectors, with a compressed part at the end of the current collector.

Weiterhin kann eine Vielzahl von Stromkollektoren erhalten werden durch Bilden einer Vielzahl von streifenförimgen komprimierten Teilen am zentralen Teil des porösen Aluminiumkörpers, indem eine Vielzahl von Rotationswalzen verwendet und entlang der jeweiligen Mittellinien dieser streifenförmigen komprimierten Teile geschnitten wird.Furthermore, a plurality of current collectors can be obtained by forming a plurality of strip-shaped compressed parts at the central part of the aluminum porous body by forming a plurality used by rotating rolls and cut along the respective center lines of these strip-shaped compressed parts.

– Binden von Anhänger-Leitung an den peripheren Bereich der Elektrode –Binding of trailer lead to the peripheral region of the electrode

Eine Anhänger-Leitung wird an das komprimierte Endteil des somit erhaltenen Stromkollektors gebunden. Es ist bevorzugt, daß eine Metallfolie als Anhänger-Leitung verwendet wird, um den elektrischen Widerstand einer Elektrode zu reduzieren, und die Metallfolie wird an die Oberfläche von zumindest einer Seite der Peripherien der Elektrode gebunden. Zum Reduzieren des elektrischen Widerstandes wird das Schweißen bevorzugt als Bindeverfahren angewandt. Eine Breite zum Schweißen einer Metallfolie ist bevorzugt 10 mm oder weniger, weil eine zu breite Metallfolie einen erhöhten verlorenen Raum in einer Batterie verursacht und eine Kapazitätsdichte der Batterie vermindert wird. Wenn die Breite zum Schweißen zu klein ist, wird das Schweißen schwierig und die Wirkung zum Sammeln eines Stromes wird verschlechtert, so daß die Breite bevorzugt 1 mm oder mehr ist.A trailer line is tied to the compressed end portion of the current collector thus obtained. It is preferable that a metal foil is used as a tag line to reduce the electrical resistance of an electrode, and the metal foil is bonded to the surface of at least one side of the peripheries of the electrode. For reducing the electrical resistance, welding is preferably used as the bonding method. A width for welding a metal foil is preferably 10 mm or less, because too wide a metal foil causes an increased space lost in a battery and a capacity density of the battery is reduced. If the width for welding is too small, welding becomes difficult and the effect of collecting a current is deteriorated so that the width is preferably 1 mm or more.

Als Verfahren zum Schweißen kann ein Widerstandsschweißen oder Ultraschallschweißen angewandt werden, aber das Ultraschallschweißen ist bevorzugt wegen der größeren Bindefläche.As a method of welding, resistance welding or ultrasonic welding may be used, but ultrasonic welding is preferable because of the larger bonding area.

– Metallfolie –- metal foil -

Ein Material aus der Metallfolie ist bevorzugt Aluminium angesichts des elektrischen Widerstandes und der Toleranz für eine elektrolytische Lösung. Weil Verunreinigungen in der Metallfolie die Elution oder Reaktion der Verunreinigung in der Batterie, einem Kondensator oder Lithiumionen-Kondensator verursachen, wird eine Aluminiumfolie mit einer Reinheit von 99,99% oder mehr bevorzugt verwendet. Die Dicke des geschweißten Teils ist bevorzugt kleiner als die der Elektrode selbst.A material of the metal foil is preferably aluminum in view of electrical resistance and tolerance for an electrolytic solution. Since impurities in the metal foil cause the elution or reaction of the impurity in the battery, a capacitor or lithium ion capacitor, an aluminum foil having a purity of 99.99% or more is preferably used. The thickness of the welded part is preferably smaller than that of the electrode itself.

Die Aluminiumfolie ist bevorzugt so gemacht, daß sie eine Dicke von 20 bis 500 μm hat.The aluminum foil is preferably made to have a thickness of 20 to 500 μm.

Das Schweißen der Metallfolie kann vor dem Füllen des Stromkollektors mit einem Aktivmaterial oder nach dem Füllen durchgeführt werden, aber wenn das Schweißen vor dem Füllen durchgeführt wird, kann verhindert werden, daß das sich Aktivmaterial abschält. Insbesondere beim Ultraschallschweißen wird das Schweißen bevorzugt vor dem Füllen durchgeführt. Darüber hinaus kann eine Aktivkohlenpaste an einem geschweißten Bereich anhaften, aber weil es die Möglichkeit gibt, daß die Paste während des Schrittes abgeschält wird, wird der geschweißte Bereich bevorzugt masiert, um das Füllen der Paste zu vermeiden.The welding of the metal foil may be performed before filling the current collector with an active material or after filling, but if the welding is performed before filling, the active material can be prevented from peeling off. In particular, in ultrasonic welding, welding is preferably performed before filling. Moreover, an activated carbon paste may adhere to a welded portion, but because there is a possibility that the paste is peeled off during the step, the welded portion is preferably massed to avoid filling the paste.

Obwohl in der obigen Beschreibung der Komprimierschritt des Endteils und der Bindeschritt der Anhänger-Leitung als getrennte Schritte beschrieben worden sind, können der Komprimierschritt und der Bindeschritt gleichzeitig durchgeführt werden. In diesem Fall wird eine Walze, bei der ein Walzenteil in Kontakt gebracht werden soll, als Komprimierwalze verwendet, wobei ein Endteil zum Binden einer Anhänger-Leitung der porösen Aluminiumkörperlage das Widerstandsschweißen durchführen kann und die poröse Aluminiumkörperlage und die Metallfolie können gleichzeitig zu der Walze geführt werden, um das Komprimieren des Endteils und das Schweißen der Metallfolie mit dem komprimierten Teil gleichzeitig durchzuführen.Although in the above description, the compression step of the end part and the bonding step of the trailer pipe have been described as separate steps, the compressing step and the bonding step may be performed simultaneously. In this case, a roller in which a roller member is to be contacted is used as a compression roller, an end member for bonding a trailer lead of the aluminum porous body sheet can perform resistance welding, and the aluminum porous body sheet and the metal foil can be simultaneously guided to the roller in order to simultaneously carry out the compression of the end part and the welding of the metal foil with the compressed part.

(Schritt zum Füllen des Aktivmaterials)(Step to fill the active material)

Eine Elektrode wird erhalten durch Füllen des Stromkollektors, hergestellt wie oben beschrieben, mit einem Aktivmaterial. Das Aktivmaterial wird angemessen entsprechend dem Zweck der Verwendung der Elektrode ausgewählt.An electrode is obtained by filling the current collector made as described above with an active material. The active material is appropriately selected according to the purpose of using the electrode.

Zum Füllen des Aktivmaterials können allgemein bekannte Verfahren wie ein Verfahren zum Füllen durch Eintauchen und ein Beschichtungsverfahren verwendet werden. Beispiele des Beschichtungsverfahrens umfassen ein Walzenbeschichtungsverfahren, Applikator-Beschichtungsverfahren, elektrostatisches Beschichtungsverfahren, Pulverbeschichtungsverfahren, Sprühbeschichtungsverfahren, Sprühbeschichter-Beschichtungsverfahren, Stangenbeschichter-Beschichtungsverfahren, Walzenbeschichter-Beschichtungsverfahren, Tauchbeschichter-Beschichtungsverfahren, Rakelbeschichtungsverfahren, Drahtstangen-Beschichtungsverfahren, Streichmesser-Beschichtungsverfahren, Rakelbeschichtungsverfahren und Siebdruckverfahren.For filling the active material, publicly known methods such as a method of filling by dipping and a coating method can be used. Examples of the coating method include a roll coating method, applicator coating method, electrostatic coating method, powder coating method, spray coating method, spray coater coating method, bar coater coating method, roll coater coating method, dip coater coating method, knife coating method, wire rod coating method, doctor blade coating method, doctor blade coating method and screen printing method.

Wenn das Aktivmaterial gefüllt ist, wird eine Leitungshilfe oder ein Bindemittel nach Bedarf zugegeben, und ein organisches Lösungsmittel wird damit vermischt zur Herstellung einer Aufschlämmung, und die hergestellte Aufschlämmung wird in den porösen Aluminiumkörper durch Anwendung des oben erwähnten Füllverfahrens gefüllt.When the active material is filled, a conduction aid or a binder is added as needed, and an organic solvent is mixed therewith to prepare a slurry, and the prepared slurry is filled in the aluminum porous body by using the above-mentioned filling method.

12 zeigt ein Verfahren zum Füllen eines porösen Aluminiumkörpers mit einer Aufschlämmung durch ein Walzenbeschichtungsverfahren. Wie in der Figur gezeigt ist, wird die Aufschlämmung auf die poröse Körperlage aufgetragen und diese Lage wird zwischen ein Paar von rotierenden Walzen, die einander bei einem bestimmten Intervall gegenüberliegen, geleitet. Die Aufschlämmung wird gepreßt und in den porösen Körper beim Durchleiten zwischen die rotierenden Walzen gefüllt. 12 Fig. 10 shows a method of filling a porous aluminum body with a slurry by a roll coating method. As shown in the figure, the slurry is applied to the porous body layer, and this layer is passed between a pair of rotating rollers facing each other at a certain interval. The slurry is pressed and filled into the porous body as it passes between the rotating rollers.

(Trocknungsschritt)(Drying step)

Der poröse Körper, gefüllt mit dem Aktivmaterial, wird zu einer Trocknungsmaschine transferiert und erwärmt, zum Verdampfen/Entfernen des organischen Lösungsmittels, und hierdurch wird ein Elektrodenmaterial erhalten, bei dem das Aktivmaterial in dem porösen Körper fixiert ist.The porous body filled with the active material is transferred to a drying machine and heated to evaporate / remove the organic solvent, and thereby an electrode material in which the active material is fixed in the porous body is obtained.

(Komprimierschritt)(Compressing)

Das getrocknete Elektrodenmaterial wird zu einer Enddicke im Komprimierschritt komprimiert. Eine Flachplattenpresse oder eine Walzenpresse wird als Preßmaschine verwendet. Die Flachplattenpresse ist bevorzugt zum Unterdrücken der Dehnung eines Stromkollektors, ist aber nicht geeignet für die Massenproduktion, und daher wird eine Walzenpresse bevorzugt verwendet, die eine kontinuierliche Behandlung durchführen kann.The dried electrode material is compressed to a final thickness in the compression step. A flat plate press or a roll press is used as a pressing machine. The flat plate press is preferable for suppressing the elongation of a current collector, but is not suitable for mass production, and therefore a roll press which can perform a continuous treatment is preferably used.

Ein Fall des Komprimierens durch Walzenpressen ist in dem Komprimierschritt F von 1 gezeigt.A case of compressing by roll pressing is in the compression step F of FIG 1 shown.

(Schneidschritt)(Cutting step)

Zum Verbessern der Fähigkeit der Massenproduktion des Elektrodenmaterials ist es bevorzugt, daß die Breiter einer Lage des porösen Aluminiumkörpers auf die Breite einer Vielzahl von Endprodukten eingestellt und die Lage entlang der Bewegungsrichtung mit einer Vielzahl von Messern geschnitten wird, zur Bildung einer Vielzahl von langen Lagen aus den Elektrodenmaterialien. Dieser Schneidschritt ist ein Schritt zum Dividieren einer langen Länge des Elektrodenmaterials in eine Vielzahl von langen Längen der Elektrodenmaterialien.In order to improve the ability of mass production of the electrode material, it is preferable that the width of one layer of the aluminum porous body is set to the width of a plurality of end products and the sheet is cut along the direction of movement with a plurality of blades to form a plurality of long layers the electrode materials. This cutting step is a step of dividing a long length of the electrode material into a plurality of long lengths of the electrode materials.

(Aufwickelschritt)(Winding-up)

Dieser Schritt ist ein Schritt zum Aufwickeln der Vielzahl der langen Lagen aus den Elektrodenmaterialien, erhalten in dem oben erwähnten Schneidschritt, um eine Aufwickelwalze.This step is a step of winding up the plurality of long layers of the electrode materials obtained in the above-mentioned cutting step by a take-up roll.

Nachfolgend werden die Anwendungen des Elektrodenmaterials, erhalten im oben erwähnten Schritt, beschrieben.Hereinafter, the applications of the electrode material obtained in the above-mentioned step will be described.

Beispiele von Hauptanwendungen des Elektrodenmaterials, bei dem ein poröser Aluminiumkörper als Stromkollektor verwendet wird, umfassen Elektroden für nicht-wäßrige Elektrolytbatterien wie Lithiumbatterie und geschmolzene Salzbatterie, Elektroden für einen Kondensator und Elektroden für einen Lithiumionen-Kondensator.Examples of main applications of the electrode material using an aluminum porous body as a current collector include electrodes for non-aqueous electrolyte batteries such as lithium battery and molten salt battery, electrodes for a capacitor, and electrodes for a lithium ion capacitor.

Nachfolgend werden diese Anwendungen beschrieben.The following describes these applications.

(Lithiumbatterie)(Lithium Battery)

Nachfolgend wird ein Elektrodenmaterial für Batterien, umfassend einen porösen Aluminiumkörper, und eine Batterie beschrieben. Wenn beispielsweise der poröse Aluminiumkörper in einer positiven Elektrode einer Lithiumbatterie (einschließlich einer Lithiumionen-Sekundärbatterie, etc.) verwendet wird, werden Lithiumcobaltoxid (LiCoO2), Lithiummanganoxid (LiMn2O4), Lithiumnickeldioxid (LiNiO2) oder dergleichen als Aktivmaterial verwendet. Das Aktivmaterial wird in Kombination mit einer Leitungshilfe und einem Bindemittel verwendet.Hereinafter, an electrode material for batteries comprising an aluminum porous body and a battery will be described. For example, when the aluminum porous body is used in a positive electrode of a lithium battery (including a lithium ion secondary battery, etc.), lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium nickel dioxide (LiNiO 2 ) or the like is used as the active material. The active material is used in combination with a conduction aid and a binder.

In einem konventionellen positiven Elektrodenmaterial für Lithiumbatterien wird eine Elektrode verwendet, gebildet durch Auftragen eines Aktivmaterials auf die Oberfläche einer Aluminiumfolie. Obwohl eine Lithiumbatterie eine höhere Kapazität als eine Nickel-Metallhydrid-Batterie oder Kondensator hat, ist eine weitere Erhöhung der Kapazität in Automobilanwendungen erforderlich. Zur Erhöhung einer Batteriekapazität pro Einheitsfläche wird daher die Auftragungsdicke des Aktivmaterials erhöht. Zum effektiven Verwenden des Aktivmaterials muß das Aktivmaterial im elektrischen Kontakt mit der Aluminiumfolie, einem Stromkollektor, sein, und daher wird das Aktivmaterial mit einer zu verwendenden Leitungshilfe vermischt.In a conventional positive electrode material for lithium batteries, an electrode formed by applying an active material to the surface of an aluminum foil is used. Although a lithium battery has a higher capacity than a nickel-metal hydride battery or capacitor, another one Increased capacity required in automotive applications. For increasing a battery capacity per unit area, therefore, the application thickness of the active material is increased. For effectively using the active material, the active material must be in electrical contact with the aluminum foil, a current collector, and therefore, the active material is mixed with a lead aid to be used.

Im Gegensatz dazu hat der poröse Aluminiumkörper dieser Erfindung eine hohe Porosität und große Oberfläche pro Einheitsfläche. Somit wird eine Kontaktfläche zwischen dem Stromkollektor und Aktivmaterial erhöht und daher kann das Aktivmaterial effektiv verwendet werden, die Batteriekapazität kann verbessert werden und die Menge der zuzumischenden Leitungshilfe kann vermindert werden. In einer Lithiumbatterie werden die oben erwähnten positiven Elektrodenmaterialien für eine positive Elektrode verwendet, und für eine negative Elektrode wird eine Folie, ein gestanztes Metall oder ein poröser Körper aus Kupfer oder Nickel als Stromkollektor verwendet, und ein negatives Elektroden-Aktivmaterial wie Graphit, Lithiumtitanoxid (Li4Ti5,O12), eine Legierung aus Sn oder Si, Lithiummetall oder dergleichen wird verwendet. Das negative Elektroden-Aktivmaterial wird ebenfalls in Kombination mit einer Leitungshilfe und einem Bindemittel verwendet.In contrast, the aluminum porous body of this invention has high porosity and high surface area per unit area. Thus, a contact area between the current collector and active material is increased, and therefore, the active material can be used effectively, the battery capacity can be improved, and the amount of the line help to be mixed can be reduced. In a lithium battery, the above-mentioned positive electrode materials are used for a positive electrode, and for a negative electrode, a foil, a stamped metal or a porous body of copper or nickel is used as a current collector, and a negative electrode active material such as graphite, lithium titanium oxide ( Li 4 Ti 5 , O 12 ), an alloy of Sn or Si, lithium metal or the like is used. The negative electrode active material is also used in combination with a conduction aid and a binder.

Eine solche Lithiumbatterie kann eine erhöhte Kapazität selbst mit einer kleinen Elektrodenfläche haben und kann demzufolge eine höhere Energiedichte als eine konventionelle Lithiumbatterie, die eine Aluminiumfolie enthält, aufweisen. Die Wirkungen dieser Erfindung in einer Sekundärbatterie sind hauptsächlich oben beschrieben, aber die Wirkungen dieser Erfindung in einer Primärbatterie sind gleich wie bei einer Sekundärbatterie, und die Kontaktfläche wird erhöht, wenn der poröse Aluminiumkörper mit dem Aktivmaterial gefüllt wird, und eine Kapazität einer Primärbatterie kann verbessert werden.Such a lithium battery may have an increased capacity even with a small electrode area, and accordingly may have a higher energy density than a conventional lithium battery containing an aluminum foil. The effects of this invention in a secondary battery are mainly described above, but the effects of this invention in a primary battery are the same as a secondary battery, and the contact area is increased when the aluminum porous body is filled with the active material, and a capacity of a primary battery can be improved become.

(Konfiguration der Lithiumbatterie)(Configuration of lithium battery)

Ein in einer Lithiumbatterie verwendeter Elektrolyt umfaßt eine nicht-wäßrige elektrolytische Lösung und einen festen Elektrolyten.An electrolyte used in a lithium battery comprises a nonaqueous electrolytic solution and a solid electrolyte.

13 ist eine vertikale Schnittansicht einer Lithiumbatterie in festem Zustand, die einen festen Elektrolyten enthält. Eine Lithiumbatterie 60 in festem Zustand umfaßt eine positive Elektrode 61, eine negative Elektrode 62 und eine feste Elektrolytschicht (SE-Schicht) 63, die zwischen beiden Elektroden angeordnet ist. Die positive Elektrode 61 enthält eine positive Elektrodenschicht (positiver Elektrodenkörper) 64 und einen Stromkollektor 65 der positiven Elektrode, und die negative Elektrode 62 umfaßt eine negative Elektrodenschicht 66 und einen Stromkollektor 67 der negativen Elektrode. 13 is a vertical sectional view of a solid state lithium battery containing a solid electrolyte. A lithium battery 60 in the solid state comprises a positive electrode 61 , a negative electrode 62 and a solid electrolyte layer (SE layer) 63 which is disposed between both electrodes. The positive electrode 61 contains a positive electrode layer (positive electrode body) 64 and a current collector 65 the positive electrode, and the negative electrode 62 includes a negative electrode layer 66 and a current collector 67 the negative electrode.

Als Elektrolyt wird eine nicht-wäßrige elektrolytische Lösung, die später beschrieben wird, neben dem festen Elektrolyten verwendet. In diesem Fall wird ein Separator (poröser Polymerfilm, Vlies, Papier oder dergleichen) zwischen beiden Elektroden angeordnet, und beide Elektroden und der Separator werden mit der nicht-wäßrigen elektrolytischen Lösung imprägniert.As the electrolyte, a nonaqueous electrolytic solution, which will be described later, is used besides the solid electrolyte. In this case, a separator (porous polymer film, nonwoven fabric, paper or the like) is disposed between both electrodes, and both electrodes and the separator are impregnated with the nonaqueous electrolytic solution.

(Aktivmaterial, das in den porösen Aluminiumkörper gefüllt ist)(Active material filled in the aluminum porous body)

Wenn ein poröser Aluminiumkörper in einer positiven Elektrode einer Lithiumbatterie verwendet wird, kann ein Material, das Lithium extrahiert/einfügt, als Aktivmaterial verwendet werden, und ein poröser Aluminiumkörper, der mit einem solchen Material gefüllt ist, kann eine Elektrode ergeben, die für Lithium-Sekundärbatterie geeignet ist. Als Material des positiven Elektroden-Aktivmaterials wird beispielsweise Lithiumcobaltoxid (LiCoO2), Lithiumnickeldioxid (LiNiO2), Lithiumcobaltnickeloxid (LiCo0,3Ni0,7O2), Lithiummanganoxid (LiMn2O4), Lithiumtitanoxid (Li4Ti5O12) Lithiummanganoxid-Verbindung (LiMyMn2-yO4) M = Cr, Co, Ni) oder Lithiumsäure verwendet. Das Aktivmaterial wird in Kombination mit einer Leitungshilfe und einem Bindemittel verwendet. Beispiele des Materials des positiven Elektroden-Aktivmaterials umfassen Übergangsmetalloxide wie konventionelles Lithiumeisenphosphat und Olivin-Verbindungen, die Verbindungen (LiFePO4, LiFe0,5Mn0,5PO4) von Lithiumeisenphosphat sind. Weiterhin können Übergangsmetallelemente, die in diesen Materialien enthalten sind, teilweise mit einem anderen Übergangsmetallelement substituiert sein.When a porous aluminum body is used in a positive electrode of a lithium battery, a material that extracts / inserts lithium may be used as the active material, and an aluminum porous body filled with such a material may give an electrode suitable for lithium ion. Secondary battery is suitable. As the material of the positive electrode active material, for example, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel dioxide (LiNiO 2 ), lithium cobalt nickel oxide (LiCo 0.3 Ni 0.7 O 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium titanium oxide (Li 4 Ti 5 O 12 ) lithium manganese oxide compound (LiM y Mn 2 -y O 4 ) M = Cr, Co, Ni) or lithium acid. The active material is used in combination with a conduction aid and a binder. Examples of the material of the positive electrode active material include transition metal oxides such as conventional lithium iron phosphate and olivine compounds which are compounds (LiFePO 4 , LiFe 0.5 Mn 0.5 PO 4 ) of lithium iron phosphate. Furthermore, transition metal elements contained in these materials may be partially substituted with another transition metal element.

Beispiele von anderen positiven Elektroden-Aktivmaterialien umfassen Lithiummetalle, worin das Gerüst ein Chalcogenid auf Sulfidbasis ist, wie TiS2, V2S3, FeS, FeS2 oder LiMSx (M ist ein Übergangsmetallelement wie Mo, Ti, Cu, Ni oder Fe oder Sb, Sn oder Pb) und ein Metalloxid wie TiO2, Cr3O8, V2O5 oder MnO2. Das oben erwähnte Lithiumtitanoxid (Li4Ti5O12) kann ebenfalls als negatives Elektroden-Aktivmaterial verwendet werden.Examples of other positive electrode active materials include lithium metals wherein the skeleton is a sulfide-based chalcogenide such as TiS 2 , V 2 S 3 , FeS, FeS 2 or LiMS x (M is a transition metal element such as Mo, Ti, Cu, Ni or Fe or Sb, Sn or Pb) and a metal oxide such as TiO 2 , Cr 3 O 8 , V 2 O 5 or MnO 2 . The above-mentioned lithium titanium oxide (Li 4 Ti 5 O 12 ) can also be used as a negative electrode active material.

(Elektrolytische Lösung, die in der Lithiumbatterie verwendet wird) (Electrolytic solution used in lithium battery)

Eine nicht-wäßrige elektrolytische Lösung wird in einem polaren aprotischen organischen Lösungsmittel verwendet, und spezifische Beispiele der nicht-wäßrigen elektrolytischen Lösung umfassen Ethylencarbonat, Diethylcarbonat, Dimethylcarbonat, Propylencarbonat, γ-Butyrolacton und Sulfolan. Als tragendes Salz werden Lithiumtetrafluorborat, Lithiumhexafluorphosphat, ein Imidsalz oder dergleichen verwendet. Die Konzentration des tragenden Salzes, das als Elektrolyt dient, ist bevorzugt höher, aber ein tragendes Salz mit einer Konzentration von 1 mol/l wird im allgemeinen verwendet, weil es eine Grenze bei der Auflösung gibt.A non-aqueous electrolytic solution is used in a polar aprotic organic solvent, and specific examples of the non-aqueous electrolytic solution include ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone and sulfolane. As the supporting salt, lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluorophosphate, imide salt or the like is used. The concentration of the supporting salt serving as the electrolyte is preferably higher, but a supporting salt having a concentration of 1 mol / l is generally used because there is a limit to the dissolution.

(Fester Elektrolyt, der in den porösen Aluminiumkörper gefüllt ist)(Solid electrolyte filled in the aluminum porous body)

Der poröse Aluminiumkörper kann zusätzlich mit einem festen Elektrolyt neben dem Aktivmaterial gefüllt sein. Der poröse Aluminiumkörper kann für eine Elektrode einer Lithiumbatterie im festen Zustand geeignet sein, indem der poröse Aluminiumkörper mit dem Aktivmaterial und dem festen Elektrolyten gefüllt wird. Das Verhältnis des Aktivmaterials zu Materialien, die in den porösen Aluminiumkörper gefüllt sind, wird bevorzugt auf 50 mass% oder mehr und mehr bevorzugt 70 mass% oder mehr angesichts der Sicherstellung einer Entladungskapazität eingestellt.The aluminum porous body may additionally be filled with a solid electrolyte besides the active material. The aluminum porous body may be suitable for an electrode of a lithium battery in the solid state by filling the aluminum porous body with the active material and the solid electrolyte. The ratio of the active material to materials filled in the aluminum porous body is preferably set to 50 mass% or more, and more preferably 70 mass% or more, in view of ensuring a discharge capacity.

Ein fester Elektrolyt auf Sulfidbasis mit hoher Lithiumionen-Leitfähigkeit wird bevorzugt für den festen Elektrolyten verwendet, und Beispiele des festen Elektrolyten auf Sulfidbasis umfassen festen Elektrolyte auf Sulfidbasis, die Lithium, Phosphor und Schwefel enthalten. Der feste Elektrolyt auf Sulfidbasis kann weiterhin ein Element wie O, Al, B, Si oder Ge enthalten.A solid sulfide-based electrolyte having high lithium ion conductivity is preferably used for the solid electrolyte, and examples of the sulfide-based solid electrolyte include sulfide-based solid electrolytes containing lithium, phosphorus and sulfur. The sulfide-based solid electrolyte may further contain an element such as O, Al, B, Si or Ge.

Ein solcher fester Elektrolyt auf Sulfidbasis kann erhalten werden durch eine Vielzahl von bekannten Verfahren. Beispiele eines Verfahrens zum Bilden des festen Elektrolyten auf Sulfidbasis umfassen ein Verfahren, bei dem Lithiumsulfid (Li2S) und Diphosphorpentasulfid (P2S5) als Ausgangsmaterialien hergestellt, Li2S und P2S5 in Anteilen von etwa 50:50 bis etwa 80:20, ausgedrückt als Molverhältnis, gemischt werden und die resultierende Mischung verschmolzen und abgeschreckt wird (Schmelzen und schnelles Abschreckverfahren) und ein Verfahren zum mechanischen Mahlen des abgeschreckten Produktes (mechanisches Mahlverfahren).Such a sulfide-based solid electrolyte can be obtained by a variety of known methods. Examples of a method for forming the sulfide-based solid electrolyte include a method in which lithium sulfide (Li 2 S) and diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) prepared as starting materials, Li 2 S and P 2 S 5 in proportions of about 50:50 to about 80:20 in terms of molar ratio, and the resulting mixture is fused and quenched (melting and rapid quenching process) and a method of mechanical milling of the quenched product (mechanical milling process).

Der feste Elektrolyt auf Sulfidbasis, erhalten durch das oben erwähnte Verfahren, ist amorph. Der feste Elektrolyt auf Sulfidbasis kann ebenfalls in diesem amorphen Zustand verwendet werden, kann aber einer Wärmebehandlung unterworfen werden, zur Bildung eine kristallinen festen Elektrolyts auf Sulfidbasis. Es kann erwartet werden, daß die Lithiumionen-Leitfähigkeit durch diese Kristallisierung verbessert wird.The sulfide-based solid electrolyte obtained by the above-mentioned method is amorphous. The sulfide-based solid electrolyte may also be used in this amorphous state, but may be subjected to a heat treatment to form a sulfide-based crystalline solid electrolyte. It can be expected that the lithium ion conductivity is improved by this crystallization.

(Füllen von Aktivmaterial in den porösen Aluminiumkörper)(Filling of active material in the porous aluminum body)

Zum Füllen des Aktivmaterials (Aktivmaterial und fester Elektrolyt) können allgemein bekannte Verfahren wie ein Verfahren zum Füllen durch Eintauchen und ein Beschichtungsverfahren verwendet werden. Beispiele des Beschichtungsverfahrens umfassen ein Walzenbeschichtungsverfahren, Applikator-Beschichtungsverfahren, elektrostatisches Beschichtungsverfahren, Pulverbeschichtungsverfahren, Sprühbeschichtungsverfahren, Sprühbeschichter-Beschichtungsverfahren, Stangenbeschichter-Beschichtungsverfahren, Walzenbeschichter-Beschichtungsverfahren, Tauchbeschichter-Beschichtungsverfahren, Rakelbeschichtungsverfahren, Stangenbeschichtungsverfahren, Streichmesserbeschichtungsverfahren, Blattbeschichtungsverfahren und Siebdruckverfahren.For filling the active material (active material and solid electrolyte), publicly known methods such as a method of filling by dipping and a coating method can be used. Examples of the coating method include a roll coating method, applicator coating method, electrostatic coating method, powder coating method, spray coating method, spray coater coating method, bar coater coating method, roll coater coating method, dip coater coating method, knife coating method, bar coating method, doctor blade coating method, sheet coating method and screen printing method.

Wenn das Aktivmaterial (Aktivmaterial und fester Elektrolyt) gefüllt wird, wird beispielsweise eine Leitungshilfe oder ein Bindemittel nach Bedarf zugegeben, und ein organisches Lösungsmittel oder Wasser wird damit vermischt, zur Herstellung einer Aufschlämmung aus einer positiven Elektrodenmischung. Ein poröser Aluminiumkörper wird mit dieser Aufschlämmung durch das oben erwähnte Verfahren gefüllt. Als Leitungshilfe kann beispielsweise Ruß wie Acetylenruß (AB) oder Ketjen-Ruß (KB) oder Kohlenstoffasern wie Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT) verwendet werden. Als Bindemittel können beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylalkohol (PVA), Carboxymethylcellulose (CMC), Xanthangummi und dergleichen verwendet werden.When the active material (active material and solid electrolyte) is filled, for example, a conduction aid or a binder is added as needed, and an organic solvent or water is mixed therewith to prepare a slurry of a positive electrode mixture. A porous aluminum body is filled with this slurry by the above-mentioned method. For example, carbon black such as acetylene black (AB) or Ketjen black (KB) or carbon fibers such as carbon nanotubes (CNT) can be used as the conduction aid. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl alcohol (PVA), carboxymethyl cellulose (CMC), xanthan gum and the like can be used.

Das organische Lösungsmittel, das bei der Herstellung der Aufschlämmung einer positiven Elektrodenmischung verwendet wird, kann angemessen ausgewählt werden, solange es nicht nachteilig Materialien (d. h. Aktivmaterial, Leitungshilfe, Bindemittel und Fest-Elektrolyt nach Bedarf), die in den porösen Aluminiumkörper gefüllt werden sollen, beeinflußt. Beispiele des organischen Lösungsmittels umfassen n-Hexan, Cyclohexan, Heptan, Toluol, Xylol, Trimethylbenzol, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Ethylmethylcarbonat, Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Butylencarbonat, Vinylencarbonat, Vinylethylencarbonat, Tetrahydrofuran, 1,4-Dioxan, 1,3-Dioxolan, Ethylenglykol und N-Methyl-2-pyrrolidon. Wenn Wasser als Lösungsmittel verwendet wird, kann ein Lösungsmittel zur Verstärkung der Fülleistung verwendet werden.The organic solvent used in the preparation of the slurry of a positive electrode mixture may be appropriately selected as long as it does not adversely affect materials (ie, active material, conduction aid, binder, and solid electrolyte as needed) to be filled in the aluminum porous body. affected. Examples of the organic solvent include n-hexane, cyclohexane, heptane, toluene, xylene, trimethylbenzene, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, Propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, ethylene glycol and N-methyl-2-pyrrolidone. When water is used as a solvent, a solvent may be used to enhance the filling performance.

Zusätzlich wird bei einem konventionellen positiven Elektrodenmaterial für Lithiumbatterien eine Elektrode durch Auftragen eines Aktivmaterials auf die Oberfläche einer Aluminiumfolie gebildet. Zur Erhöhung einer Batteriekapazität pro Einheitsfläche wird die Auftragungsdicke des Aktivmaterials erhöht. Zur effektiven Verwendung des Aktivmaterials muß das Aktivmaterial in elektrischem Kontakt mit der Aluminiumfolie sein, und daher wird das Aktivmaterial mit einer zu verwendenden Leitungshilfe vermischt. Im Gegensatz dazu hat der poröse Aluminiumkörper dieser Erfindung eine hohe Porosität und große Oberfläche pro Einheitsfläche. Somit wird eine Kontaktfläche zwischen dem Stromkollektor und dem Aktivmaterial erhöht und daher kann das Aktivmaterial effektiv verwendet werden, die Batteriekapazität kann verbessert werden und die Menge der Leitungshilfe, die zuzumischen ist, kann vermindert werden.In addition, in a conventional lithium electrode positive electrode material, an electrode is formed by applying an active material to the surface of an aluminum foil. To increase a battery capacity per unit area, the application thickness of the active material is increased. For effective use of the active material, the active material must be in electrical contact with the aluminum foil, and therefore, the active material is mixed with a lead aid to be used. In contrast, the aluminum porous body of this invention has high porosity and high surface area per unit area. Thus, a contact area between the current collector and the active material is increased, and therefore, the active material can be used effectively, the battery capacity can be improved, and the amount of conduction aid to be mixed can be reduced.

(Elektrode für den Kondensator)(Electrode for the capacitor)

14 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel eines Kondensators zeit, der unter Verwendung des Elektrodenmaterials für einen Kondensator erzeugt ist. Ein Elektrodematerial, gebildet durch Tragen eines Elektroden-Aktivmaterials auf einem porösen Aluminiumkörper wird als polarisierbare Elektrode 141 in einem organischen Elektrolyten 143, der mit einem Separator 142 getrennt ist, angeordnet. Die polarisierbare Elektrode 141 wird mit einem Leitungsdraht 144 verbunden und all diese Komponenten sind in einem Gehäuse 145 untergebracht. Wenn der poröse Aluminiumkörper als Stromkollektor verwendet wird, wird die Oberfläche des Stromkollektors erhöht und eine Kontaktfläche zwischen dem Stromkollektor und Aktivkohle als Aktivmaterial wird erhöht, und daher kann ein Kondensator, der eine hohe Leistung und hohe Kapazität realisieren kann, erhalten werden. 14 FIG. 12 is a schematic sectional view showing an example of a capacitor produced by using the electrode material for a capacitor. FIG. An electrode material formed by supporting an electrode active material on an aluminum porous body becomes a polarizable electrode 141 in an organic electrolyte 143 that with a separator 142 is separated, arranged. The polarizable electrode 141 is with a lead wire 144 connected and all these components are in a housing 145 accommodated. When the aluminum porous body is used as a current collector, the surface of the current collector is increased, and a contact area between the current collector and activated carbon as the active material is increased, and therefore, a capacitor capable of realizing high performance and high capacity can be obtained.

Zur Erzeugung einer Elektrode für einen Kondensator wird ein Stromkollektor aus dem porösen Aluminiumkörper mit Aktivkohle als Aktivmaterial gefüllt. Die Aktivkohle wird in Kombination mit einer Leitungshilfe oder einem Bindemittel verwendet.To produce an electrode for a capacitor, a current collector made of the aluminum porous body is filled with active carbon as the active material. The activated carbon is used in combination with a conduction aid or a binder.

Zur Erhöhung der Kapazität des Kondensators ist die Menge der Aktivkohle als Hauptkomponente bevorzugt groß und die Menge der Aktivkohle ist bevorzugt 90% oder mehr, ausgedrückt als Zusammensetzungsverhältnis nach dem Trocknen (nach Entfernung eines Lösungsmittels). Die Leitungshilfe und das Bindemittel sind notwendig, aber die Mengen davon sind bevorzugt möglichst klein, weil sie Ursachen einer Verminderung der Kapazität sind und weiterhin das Bindemittel eine Ursache einer Erhöhung des internen Widerstandes ist. Bevorzugt ist die Menge der Leitungshilfe 10 mass% oder weniger und die Menge des Bindemittels ist 10 mass% oder weniger.For increasing the capacity of the capacitor, the amount of the activated carbon as the main component is preferably large, and the amount of the activated carbon is preferably 90% or more in terms of the composition ratio after drying (after removal of a solvent). The conduction aid and the binder are necessary, but the amounts thereof are preferably as small as possible, because they are causes of reduction of the capacity, and further the binder is a cause of an increase in the internal resistance. Preferably, the amount of the conduction aid is 10 mass% or less and the amount of the binder is 10 mass% or less.

Wenn die Oberfläche der Aktivkohle größer ist, ist die Kapazität des Kondensators größer, und daher hat die Aktivkohle bevorzugt eine spezifische Oberfläche von 1000 m2/g oder mehr. Als Material der Aktivkohle kann eine Palmhülle, die von Pflanzen stammt, ein Material auf Petrolbasis oder dergleichen verwendet werden. Zur Erhöhung der Oberfläche der Aktivkohle wird das Material bevorzugt durch Verwendung von Dampf oder Alkali aktiviert.When the surface area of the activated carbon is larger, the capacity of the condenser is larger, and therefore, the activated carbon preferably has a specific surface area of 1000 m 2 / g or more. As the material of the activated carbon, a palm hull derived from plants, a petroleum-based material or the like can be used. To increase the surface area of the activated carbon, the material is preferably activated by using steam or alkali.

Das Elektrodenmaterial ist hauptsächlich aus der Aktivkohle zusammengesetzt und wird gemischt und gerührt, unter Erhalt einer Aktivkohlepaste. Die Aktivkohlepaste wird in den oben erwähnten Stromkollektor gefüllt und getrocknet und ihre Dichte wird erhöht durch Komprimieren mit einer Walzenpresse oder dergleichen nach Bedarf, unter Erhalt einer Elektrode für einen Kondensator.The electrode material is mainly composed of the activated carbon and is mixed and stirred to obtain an activated carbon paste. The activated carbon paste is filled in the above-mentioned current collector and dried, and its density is increased by compressing with a roller press or the like as required to obtain an electrode for a capacitor.

(Füllen von Aktivkohle in den porösen Aluminiumkörper)(Filling of activated carbon in the porous aluminum body)

Zum Füllen der Aktivkohle können allgemein bekannte Verfahren wie ein Verfahren zum Füllen durch Eintauchen und ein Beschichtungsverfahren angewandt werden. Beispiele des Beschichtungsverfahrens umfassen ein Walzenbeschichtungsverfahren, Applikator-Beschichtungsverfahren, elektrostatisches Beschichtungsverfahren, Pulverbeschichtungsverfahren, Sprühbeschichtungsverfahren, Sprühbeschichter-Beschichtungsverfahren, Stangenbeschichter-Beschichtungsverfahren, Walzenbeschichter-Beschichtungsverfahren, Tauchbeschichter-Beschichtungsverfahren, Rakelbeschichtungsverfahren, Stangenbeschichtungsverfahren, Streichmesserbeschichtungsverfahren, Blattbeschichtungsverfahren und Siebdruckverfahren.For filling the activated carbon, well-known methods such as a method of filling by dipping and a coating method can be used. Examples of the coating method include a roll coating method, applicator coating method, electrostatic coating method, powder coating method, spray coating method, spray coater coating method, bar coater coating method, roll coater coating method, dip coater coating method, knife coating method, bar coating method, doctor blade coating method, sheet coating method and screen printing method.

Wenn die Aktivkohle gefüllt ist, wird beispielsweise eine Leitungshilfe oder ein Bindemittel nach Bedarf zugegeben und ein organisches Lösungsmittel oder Wasser wird zur Herstellung einer Aufschlämmung einer positiven Elektrodenmischung vermischt. Ein poröser Aluminiumkörper wird mit dieser Aufschlämmung durch das oben erwähnte Verfahren gefüllt. Als Leitungshilfe kann zum Beispiel Ruß wie Acetylenruß (AB) oder Ketjan-Ruß (KB) oder Kohlenstoffasern wie Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT) verwendet werden. Als Bindemittel kann beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylalkohol (PVA), Carboxymethylcellulose (CMC) Xanthangummi und dergleichen verwendet werden. When the activated carbon is filled, for example, a conduction aid or a binder is added as needed, and an organic solvent or water is mixed to prepare a slurry of a positive electrode mixture. A porous aluminum body is filled with this slurry by the above-mentioned method. As a conduction aid, for example, carbon black such as acetylene black (AB) or Ketjan black (KB) or carbon fibers such as carbon nanotubes (CNT) can be used. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl alcohol (PVA), carboxymethyl cellulose (CMC) xanthan gum and the like can be used.

Das bei der Herstellung der Aufschlämmung einer positiven Elektrodenmischung verwendete organischen Lösungsmittel kann angemessen ausgewählt werden, solange es nicht nachteilig Materialien (d. h. Aktivmaterial, Leitungshilfe, Bindemittel und Festelektrolyt nach Bedarf), die in den porösen Aluminiumkörper gefüllt werden sollen, beeinflußt. Beispiele des organischen Lösungsmittels umfassen n-Hexan, Cyclohexan, Heptan, Toluol, Xylol, Trimethylbenzol, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Ethylmethylcarbonat, Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Butylencarbonat, Vinylencarbonat, Vinylethylencarbonat, Tetrahydrofuran, 1,4-Dioxan, 1,3-Dioxolan, Ethylenglykol und N-Methyl-2-pyrrolidon. Wenn Wasser als Lösungsmittel verwendet wird, kann weiterhin ein Tensid zur Verstärkung der Fülleistung verwendet werden.The organic solvent used in the preparation of the slurry of a positive electrode mixture may be appropriately selected as long as it does not adversely affect materials (i.e., active material, conduction aid, binder, and solid electrolyte as required) to be filled in the aluminum porous body. Examples of the organic solvent include n-hexane, cyclohexane, heptane, toluene, xylene, trimethylbenzene, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, ethylene glycol and N-methyl-2-pyrrolidone. When water is used as the solvent, a surfactant may be further used to enhance the filling performance.

(Herstellung des Kondensators)(Production of the capacitor)

Die Elektrode, erhalten auf obige Weise, wird zu einer angemessen Größe zur Herstellung von zwei Lagen gestanzt, und diese beiden Elektroden werden einander gegenübergelegt, wobei ein Separator dazwischenliegt. Ein poröser Film oder ein Vlies aus Cellulose oder einem Polyolefinharz wird bevorzugt als Separator verwendet. Dann werden die Elektroden in einem Zellgehäuse durch Verwendung von erforderlichen Abstandshaltern untergebracht und mit einer elektrolytischen Lösung imprägniert. Schließlich wird ein Deckel auf dem Gehäuse angeordnet, wobei eine Isolierdichtung zwischen dem Deckel und dem Gehäuse vorhanden ist, und wird abgedichtet und hierdurch kann ein elektrischer Doppelschicht-Kondensator hergestellt werden. Wenn ein nicht-wäßriges Material verwendet wird, werden die Materialien aus der Elektrode und dergleichen bevorzugt adäquat getrocknet, um den Wassergehalt in dem Kondensator möglichst stark zu vermindern. Die Herstellung des Kondensators wird in einer Umgebung mit niedriger Feuchtigkeit durchgeführt, und das Abdichten kann in einer Umgebung mit reduziertem Druck durchgeführt werden. Zusätzlich ist der Kondensator nicht besonders beschränkt, solange der Stromkollektor und die Elektrode dieser Erfindung verwendet werden, und Kondensatoren können verwendet werden, die durch ein anderes Verfahren als dieses Verfahren erzeugt sind.The electrode obtained in the above manner is punched to an appropriate size to make two layers, and these two electrodes are opposed to each other with a separator interposed therebetween. A porous film or a nonwoven fabric of cellulose or a polyolefin resin is preferably used as a separator. Then, the electrodes are housed in a cell case by using necessary spacers and impregnated with an electrolytic solution. Finally, a lid is placed on the case with an insulating gasket between the lid and the case, and is sealed, and thereby an electric double-layer capacitor can be manufactured. When a nonaqueous material is used, the materials of the electrode and the like are preferably dried adequately to reduce the water content in the condenser as much as possible. The manufacture of the capacitor is performed in a low humidity environment, and the sealing may be performed in a reduced pressure environment. In addition, the capacitor is not particularly limited as long as the current collector and the electrode of this invention are used, and capacitors produced by a method other than this method can be used.

Obwohl als elektrolytische Lösung sowohl eine wäßrige elektrolytische Lösung als auch eine nicht-wäßrige elektrolytische Lösung verwendet werden kann, wird die nicht-wäßrige elektrolytische Lösung bevorzugt verwendet, weil ihre Spannung auf ein höheres Niveau eingestellt werden kann als bei einer wäßrigen elektrolytischen Lösung. Bei der wäßrigen elektrolytischen Lösung kann Kaliumhydroxid oder dergleichen als Elektrolyt verwendet werden. Beispiele der nicht-wäßrigen elektrolytischen Lösung umfassen viele ionische Flüssigkeiten in Kombination mit einem Kation und einem Anion. Als Kation werden niedriges aliphatisches quaternäres Ammonium, niedriges aliphatisches quaternäres Phosphonium, Imidazolium oder dergleichen verwendet, und als Anion sind Ionen aus Metallchloriden, Ionen aus Metallfluoriden und Imid-Verbindungen wie Bis(flurosulfonyl)imid und dergleichen bekannt. Als nicht-wäßrige elektrolytische Lösung gibt es ein polares aprotisches organisches Lösungsmittel, und spezifische Beispiele davon umfassen Ethylencarbonat, Diethylcarbonat, Dimethylcarbonat, Propylencarbonat, γ-Butyrolacton und Sulfolan. Als Tragesalz bei der nicht-wäßrigen elektrolytischen Lösung wird Lithiumtetrafluorborat, Lithiumhexafluorphosphat oder dergleichen verwendet.Although both an aqueous electrolytic solution and a nonaqueous electrolytic solution can be used as the electrolytic solution, the nonaqueous electrolytic solution is preferably used because its voltage can be set to a higher level than that of an aqueous electrolytic solution. In the aqueous electrolytic solution, potassium hydroxide or the like may be used as the electrolyte. Examples of the nonaqueous electrolytic solution include many ionic liquids in combination with a cation and an anion. As the cation, there are used lower aliphatic quaternary ammonium, lower aliphatic quaternary phosphonium, imidazolium or the like, and as the anion, there are known metal chloride ion, metal fluoride ion and imide compound such as bis (flurosulfonyl) imide and the like. As the non-aqueous electrolytic solution, there is a polar aprotic organic solvent, and specific examples thereof include ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone and sulfolane. As the supporting salt in the non-aqueous electrolytic solution, lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluorophosphate or the like is used.

(Lithiumionen-Kondensator)(Lithium ion capacitor)

15 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel eines Lithiumionen-Kondensators zeigt, erzeugt durch Verwendung des Elektrodenmaterials für einen Lithiumionen-Kondensator. In einer organischen elektrolytischen Lösung 143, getrennt mit einem Separator 142, wird ein Elektrodenmaterial, gebildet durch Tragen eines positiven Elektroden-Aktivmaterials auf einem porösen Aluminiumkörper, als positive Elektrode 146 angeordnet, und ein Elektrodenmaterial, gebildet durch Tragen eines negativen Elektroden-Aktivmaterial auf einem Stromkollektor, wird als negative Elektrode 147 angeordnet. Die positive Elektrode 146 und die negative Elektrode 147 werden mit einem Leitungsdraht 148 und einem Leitungsdraht 149 verbunden, und all diese Komponenten werden in einem Gehäuse 145 untergebracht. Wenn der poröse Aluminiumkörper als Stromkollektor verwendet wird, wird die Oberfläche des Stromkollektors erhöht, und daher kann ein Lithiumionen-Kondensator erhalten werden, der eine hohe Leistung und eine hohe Kapazität realisieren kann, selbst wenn Aktivkohle als Aktivmaterial auf den porösen Aluminiumkörper auf dünne Weise aufgetragen ist. 15 Fig. 10 is a schematic sectional view showing an example of a lithium ion capacitor produced by using the electrode material for a lithium ion capacitor. In an organic electrolytic solution 143 , separated with a separator 142 , an electrode material formed by supporting a positive-electrode active material on an aluminum porous body becomes a positive electrode 146 and an electrode material formed by supporting a negative electrode active material on a current collector is called a negative electrode 147 arranged. The positive electrode 146 and the negative electrode 147 be with a lead wire 148 and a conductor wire 149 connected, and all these components are in a housing 145 accommodated. When the aluminum porous body is used as a current collector, the surface area of the current collector is increased, and therefore a lithium ion capacitor capable of realizing high performance and high capacity can be obtained even if activated carbon as an active material is applied to the aluminum porous body in a thin manner is.

(Positive Elektrode) (Positive electrode)

Zur Erzeugung einer Elektrode für einen Lithiumionen-Kondensator wird ein Kollektor des porösen Aluminiumkörpers mit Aktivkohle als Aktivmaterial gefüllt. Die Aktivkohle wird in Kombination mit einer Leitungshilfe oder einem Bindemittel verwendet.For producing an electrode for a lithium ion capacitor, a collector of the aluminum porous body is filled with activated carbon as the active material. The activated carbon is used in combination with a conduction aid or a binder.

Zur Erhöhung der Kapazität des Lithiumionen-Kondensators ist die Menge der Aktivkohle als Hauptkomponente bevorzugt groß und die Menge der Aktivkohle ist bevorzugt 90% oder mehr, ausgedrückt als Zusammensetzungsverhältnis nach Trocknen (nach Entfernung eines Lösungsmittels). Die Leitungshilfe und das Bindemittel sind notwendig, aber die Mengen davon sind bevorzugt möglichst klein, weil sie Ursachen einer Reduzierung der Kapazität sind, und weiterhin ist das Bindemittel eine Ursache einer Erhöhung des internen Widerstandes. Bevorzugt ist die Menge der Leitungshilfe 10 mass% oder weniger und die Menge des Bindemittel ist 10 mass%.For increasing the capacity of the lithium ion capacitor, the amount of the activated carbon as the main component is preferably large, and the amount of the activated carbon is preferably 90% or more in terms of the composition ratio after drying (after removal of a solvent). The conduction aid and the binder are necessary, but the amounts thereof are preferably as small as possible because they are causes of reduction of the capacity, and further, the binder is a cause of increase of the internal resistance. Preferably, the amount of the conduction aid is 10 mass% or less, and the amount of the binder is 10 mass%.

Wenn die Oberfläche der Aktivkohle größer ist, ist die Kapazität des Lithiumionen-Kondensators größer und daher hat die Aktivkohle bevorzugt eine spezifische Oberfläche von 1000 m2/g oder mehr. Als Material der Aktivkohle kann eine Palmhülle, die von Pflanzen stammt, ein Material auf Petrolbasis oder dergleichen verwendet werden. Zur Erhöhung der Oberfläche der Aktivkohle wird das Material bevorzugt durch Verwendung von Dampf oder Alkali aktiviert. Als Leitungshilfe kann Ketjen Black, Acetylenruß, Kohlenstoffasern und Composit-Materialien davon verwendet werden. Als Bindemittel kann Polyvinylidenfluorid, Polytetrafluorethylen, Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose, Xanthangummi und dergleichen verwendet werden. Ein Lösungsmittel kann angemessen aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel in Abhängigkeit von dem Typ des Bindemittels ausgewählt werden. In dem organischen Lösungsmittel wird N-Methyl-2-pyrrolidon häufig verwendet. Wenn Wasser als Lösungsmittel verwendet wird, kann weiterhin ein Tensid zum Verstärken der Fülleistung verwendet werden.When the surface area of the activated carbon is larger, the capacity of the lithium ion capacitor is larger, and therefore, the activated carbon preferably has a specific surface area of 1000 m 2 / g or more. As the material of the activated carbon, a palm hull derived from plants, a petroleum-based material or the like can be used. To increase the surface area of the activated carbon, the material is preferably activated by using steam or alkali. As a guide, Ketjen Black, acetylene black, carbon fibers and composite materials thereof can be used. As the binder, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, xanthan gum and the like can be used. A solvent may be appropriately selected from water and an organic solvent depending on the type of the binder. In the organic solvent, N-methyl-2-pyrrolidone is frequently used. When water is used as the solvent, a surfactant may further be used to enhance the filling performance.

Das Elektrodenmaterial setzt sich hauptsächlich aus der Aktivkohle zusammen und wird gemischt und gerührt, unter Erhalt einer Aktivkohlepaste. Die Aktivkohlepaste wird in den oben erwähnten Stromkollektor gefüllt und getrocknet und die Dichte wird erhöht durch Komprimieren mit einer Walzenpresse oder dergleichen nach Bedarf, unter Erhalt einer Elektrode für einen Lithiumionen-Kondensator.The electrode material is mainly composed of the activated carbon and is mixed and stirred to obtain an activated carbon paste. The activated carbon paste is filled in the above-mentioned current collector and dried, and the density is increased by compressing with a roller press or the like as required to obtain an electrode for a lithium ion capacitor.

(Füllen von Aktivkohle in den porösen Aluminiumkörper)(Filling of activated carbon in the porous aluminum body)

Zum Füllen der Aktivkohle können allgemein bekannte Verfahren wie ein Verfahren zum Füllen durch Eintauchen und ein Beschichtungsverfahren angewandt werden. Beispiele des Beschichtungsverfahrens umfassen ein Walzenbeschichtungsverfahren, Applikator-Beschichtungsverfahren, elektrostatisches Beschichtungsverfahren, Pulverbeschichtungsverfahren, Sprühbeschichtungsverfahren, Sprühbeschichter-Beschichtungsverfahren, Stangenbeschichter-Beschichtungsverfahren, Walzenbeschichter-Beschichtungsverfahren, Tauchbeschichter-Beschichtungsverfahren, Rakelbeschichtungsverfahren, Stangenbeschichtungsverfahren, Streichmesserbeschichtungsverfahren, Blattbeschichtungsverfahren und Siebdruckverfahren.For filling the activated carbon, well-known methods such as a method of filling by dipping and a coating method can be used. Examples of the coating method include a roll coating method, applicator coating method, electrostatic coating method, powder coating method, spray coating method, spray coater coating method, bar coater coating method, roll coater coating method, dip coater coating method, knife coating method, bar coating method, doctor blade coating method, sheet coating method and screen printing method.

Wenn Aktivkohle gefüllt ist, wird beispielsweise eine Leitungshilfe oder ein Bindemittel nach Bedarf zugegeben und ein organisches Lösungsmittel oder Wasser wird vermischt, zur Herstellung einer Aufschlämmung aus einer positiven Elektrodenmischung. Ein poröser Aluminiumkörper wird mit dieser Aufschlämmung durch das oben erwähnte Verfahren gefüllt. Als Leitungshilfe können beispielsweise Ruß wie Acetylenruß (AB) oder Ketjen-Ruß (KB) oder Kohlenstoffasern wie Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT) verwendet werden. Als Bindemittel kann beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylalkohol (PVA), Carboxymethylcellulose (CMC), Xanthangummi und dergleichen verwendet werden.For example, when activated carbon is filled, a conduction aid or a binder is added as needed, and an organic solvent or water is mixed to prepare a slurry of a positive electrode mixture. A porous aluminum body is filled with this slurry by the above-mentioned method. For example, carbon black such as acetylene black (AB) or Ketjen black (KB) or carbon fibers such as carbon nanotubes (CNT) may be used as the conduction aid. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl alcohol (PVA), carboxymethyl cellulose (CMC), xanthan gum, and the like can be used.

Das bei der Herstellung der Aufschlämmung einer positiven Elektrodenmischung verwendete organischen Lösungsmittel kann angemessen ausgewählt werden, solange es nicht nachteilig Materialien (d. h. Aktivmaterial, Leitungshilfe, Bindemittel und Festelektrolyt nach Bedarf), die in den porösen Aluminiumkörper gefüllt werden sollen, beeinflußt. Beispiele des organischen Lösungsmittels umfassen n-Hexan, Cyclohexan, Heptan, Toluol, Xylol, Trimethylbenzol, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Ethylmethylcarbonat, Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Butylencarbonat, Vinylencarbonat, Vinylethylencarbonat, Tetrahydrofuran, 1,4-Dioxan, 1,3-Dioxolan, Ethylenglykol und N-Methyl-2-pyrrolidon. Wenn Wasser als Lösungsmittel verwendet wird, kann weiterhin ein Tensid zur Verstärkung der Fülleistung verwendet werden.The organic solvent used in the preparation of the slurry of a positive electrode mixture may be appropriately selected as long as it does not adversely affect materials (i.e., active material, conduction aid, binder, and solid electrolyte as required) to be filled in the aluminum porous body. Examples of the organic solvent include n-hexane, cyclohexane, heptane, toluene, xylene, trimethylbenzene, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, ethylene glycol and N-methyl-2-pyrrolidone. When water is used as the solvent, a surfactant may be further used to enhance the filling performance.

(Negative Elektrode) (Negative electrode)

Eine negative Elektrode ist nicht besonders beschränkt und eine konventionelle negative Elektrode für Lithiumbatterien kann verwendet werden, aber eine Elektrode, bei der ein Aktivmaterial in einen porösen Körper aus Kupfer oder Nickel wie das geschäumte Nickel, das oben beschrieben ist, gefüllt ist, ist bevorzugt, weil eine konventionelle Elektrode, bei der eine Kupferfolie für einen Stromkollektor verwendet wird, eine kleine Kapazität hat. Zur Durchführung der Vorgänge als Lithiumionen-Kondensator wird die negative Elektrode bevorzugt mit Lithiumionen vorher dotiert. Als Dotierverfahren können allgemein bekannte Verfahren angewandt werden. Beispiele der Dotierverfahren umfassen ein Verfahren, bei dem eine Lithiummetallfolie mit der Oberfläche einer negativen Elektrode fixiert wird und diese in eine elektrolytische Lösung zum Dotieren getaucht wird, ein Verfahren, bei dem eine Elektrode mit darin fixierten Lithiummetall in einen Lithiumionen-Kondensator angeordnet wird und nach Zusammenbauen einer Zelle ein elektrischer Strom zwischen der negativen Elektrode und der Lithiummetallelektrode geleitet wird, um die Elektrode elektrisch zu dotieren, und ein Verfahren, bei dem eine elektrochemische Zelle von einer negativen Elektrode und Lithiummetall zusammengebaut ist und eine negative Elektrode, die mit Lithium elektrisch dotiert ist, herausgenommen und verwendet wird.A negative electrode is not particularly limited, and a conventional negative electrode for lithium batteries may be used, but an electrode in which an active material is filled in a porous body of copper or nickel such as the foamed nickel described above is preferable. because a conventional electrode using a copper foil for a current collector has a small capacity. To carry out the operations as a lithium-ion capacitor, the negative electrode is preferably doped with lithium ions in advance. As the doping method, well-known methods can be used. Examples of the doping methods include a method in which a lithium metal foil is fixed to the surface of a negative electrode and dipped in an electrolytic solution for doping, a method in which an electrode with lithium metal fixed therein is placed in a lithium ion capacitor Assembling a cell, an electric current is passed between the negative electrode and the lithium metal electrode to electrically dope the electrode, and a method in which an electrochemical cell of a negative electrode and lithium metal is assembled and a negative electrode electrically doped with lithium is, taken out and used.

In jedem Verfahren ist es bevorzugt, daß die Menge der Lithiumdotierung groß ist, um adäquat das Potential der negativen Elektrode zu vermindern, aber die negative Elektrode wird bevorzugt ohne Dotieren durch die Kapazität der positiven Elektrode gelassen, weil dann, wenn die restliche Kapazität der negativen Elektrode kleiner ist als die der positiven Elektrode, die Kapazität des Lithiumionen-Kondensators klein wird.In any method, it is preferable that the amount of lithium doping is large enough to adequately reduce the potential of the negative electrode, but the negative electrode is preferably left without doping by the capacity of the positive electrode, because if the remaining capacity of the negative electrode Electrode smaller than that of the positive electrode, the capacity of the lithium ion capacitor becomes small.

(Elektrolytische Lösung, die beim Lithiumionen-Kondensator verwendet wird)(Electrolytic solution used in lithium ion capacitor)

Die gleiche nicht-wäßrige elektrolytische Lösung, die bei einer Lithiumbatterie verwendet wird, wird für eine elektrolytische Lösung verwendet. Eine nicht-wäßrige elektrolytische Lösung wird in einem polaren aprotischen Lösungsmittel verwendet, und spezifische Beispiele der nicht-wäßrigen elektrolytischen Lösung umfassen Ethylencarbonat, Diethylcarbonat, Dimethylcarbonat, Propylencarbonat, γ-Butyrolacton und Sulfolan. Als Tragesalz werden Lithiumtetrafluorborat, Lithiumhexafluorphosphat, ein Imidsalz oder dergleichen verwendet.The same non-aqueous electrolytic solution used in a lithium battery is used for an electrolytic solution. A nonaqueous electrolytic solution is used in a polar aprotic solvent, and specific examples of the nonaqueous electrolytic solution include ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone and sulfolane. The carrying salt used is lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluorophosphate, an imide salt or the like.

(Herstellung des Lithiumionen-Kondensators)(Preparation of Lithium Ion Capacitor)

Die Elektrode, erhalten auf obige Weise, wird zu einer angemessen Größe gestanzt und der negativen Elektrode mit einem zwischen der ausgestanzten Elektrode und der negativen Elektrode angeordneten Separator gegenübergelegt. Die negative Elektrode kann eine Elektrode sein, die mit Lithiumionen durch das oben erwähnte Verfahren dotiert ist, und wenn das Verfahren zum Dotieren der negativen Elektrode nach dem Zusammenbau einer Zelle angewandt wird, kann eine Elektrode mit daran gebundenen Lithiummetall in der Zelle angeordnet werden. Ein poröser Film oder Vlies aus Cellulose oder einem Polyolefinharz wird bevorzugt für den Separator verwendet. Dann werden die Elektroden in einem Zellgehäuse durch Verwendung von erforderlichen Abstandshaltern untergebracht und mit einer elektrolytischen Lösung imprägniert. Schließlich wird ein Deckel auf das Gehäuse angeordnet, wobei eine Isolierdichtung zwischen dem Deckel und dem Gehäuse gelegt ist, und wird abgedichtet und hierdurch kann ein Lithiumionen-Kondensator hergestellt werden. Materialien der Elektrode und dergleichen werden bevorzugt adäquat möglichst stark getrocknet, zum Vermindern des Wassergehaltes im Lithiumionen-Kondensator. Die Herstellung des Lithiumionen-Kondensators wird in Umgebungen mit niedriger Feuchtigkeit durchgeführt, und das Abdichten kann in einer Umgebung mit reduziertem Druck durchgeführt werden. Zusätzlich ist der Lithiumionen-Kondensator nicht besonders beschränkt, solange der Stromkollektor und die Elektrode dieser Erfindung verwendet werden, und Kondensatoren können verwendet werden, die durch ein anderes Verfahren als dieses Verfahren hergestellt sind.The electrode obtained in the above manner is punched to an appropriate size and opposed to the negative electrode with a separator disposed between the punched-out electrode and the negative electrode. The negative electrode may be an electrode doped with lithium ions by the above-mentioned method, and when the method of doping the negative electrode is used after assembling a cell, an electrode having lithium metal bonded thereto may be disposed in the cell. A porous film or non-woven of cellulose or a polyolefin resin is preferably used for the separator. Then, the electrodes are housed in a cell case by using necessary spacers and impregnated with an electrolytic solution. Finally, a lid is placed on the case with an insulating gasket placed between the lid and the case, and is sealed, and thereby a lithium-ion capacitor can be manufactured. Materials of the electrode and the like are preferably adequately dried as much as possible to reduce the water content in the lithium ion capacitor. The preparation of the lithium ion capacitor is performed in low humidity environments, and the sealing may be performed in a reduced pressure environment. In addition, the lithium ion capacitor is not particularly limited as long as the current collector and the electrode of this invention are used, and capacitors made by a method other than this method can be used.

(Elektrode für eine geschmolzene Salzbatterie)(Electrode for a molten salt battery)

Der poröse Aluminiumkörper kann ebenfalls als Elektrodenmaterial für geschmolzene Salzbatterien verwendet werden. Wenn der poröse Aluminiumkörper als positives Elektrodenmaterial verwendet wird, kann eine Metallverbindung wie Natriumchromit (NaCrO2) oder Titandisulfid (TiS2), in die ein Kation aus einem geschmolzenen Salz, das als Elektrolyt dient, interkaliert werden kann, als Aktivmaterial verwendet werden. Das Aktivmaterial wird in Kombination mit einer Leitungshilfe und einem Bindemittel verwendet. Als Leitungshilfe kann Acetylenruß oder dergleichen verwendet werden. Als Bindemittel kann Polytetrafluorethylen (PTFE) und dergleichen verwendet werden. Wenn Natriumchromit als Aktivmaterial und Acetylenruß als Leitungshilfe verwendet wird, ist das Bindemittel bevorzugt PTFE, weil PTFE mit Acetylenruß dicht binden kann. The aluminum porous body can also be used as electrode material for molten salt batteries. When the aluminum porous body is used as a positive electrode material, a metal compound such as sodium chromite (NaCrO 2 ) or titanium disulfide (TiS 2 ) in which a cation of a molten salt serving as an electrolyte can be intercalated can be used as the active material. The active material is used in combination with a conduction aid and a binder. As a lead aid, acetylene black or the like can be used. As the binder, polytetrafluoroethylene (PTFE) and the like can be used. When sodium chromite is used as the active material and acetylene black is used as the line aid, the binder is preferably PTFE because PTFE can tightly bind with acetylene black.

Der poröse Aluminiumkörper kann ebenfalls als negatives Elektrodenmaterial für geschmolzene Salzbatterien verwendet werden. Wenn der poröse Aluminiumkörper als negatives Elektrodenmaterial verwendet wird, kann Natrium alleine, eine Legierung aus Natrium und einem anderen Metall, Kohlenstoff oder dergleichen als Aktivmaterial verwendet werden. Natrium hat einen Schmelzpunkt von etwa 98°C und ein Metall wird mit Erhöhung der Temperatur weicher. Somit ist es bevorzugt, Natrium mit einem anderen Metall (Si, Sn, In, etc.) zu legieren. Insbesondere ist eine Legierung aus Natrium und Sn bevorzugt wegen der leichten Handhabbarkeit. Natrium oder eine Natriumlegierung kann auf der Oberfläche des porösen Aluminiumkörpers durch Elektroplattieren, Heißtauchen oder ein anderes Verfahren getragen werden. Alternativ kann ein Metall (Si, etc.) das mit Natrium legiert werden soll, auf dem porösen Aluminiumkörper durch Plattieren niedergeschlagen werden und dann in eine Aluminiumlegierung durch Laden in einer geschmolzenen Salzbatterie umgewandelt werden.The aluminum porous body can also be used as a negative electrode material for molten salt batteries. When the aluminum porous body is used as the negative electrode material, sodium alone, an alloy of sodium and another metal, carbon or the like can be used as the active material. Sodium has a melting point of about 98 ° C and a metal softens with increasing temperature. Thus, it is preferable to alloy sodium with another metal (Si, Sn, In, etc.). In particular, an alloy of sodium and Sn is preferred for ease of handling. Sodium or a sodium alloy may be supported on the surface of the aluminum porous body by electroplating, hot dipping or other method. Alternatively, a metal (Si, etc.) to be alloyed with sodium may be deposited on the aluminum porous body by plating and then converted into an aluminum alloy by charging in a molten salt battery.

16 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel einer geschmolzenen Salzbatterie zeigt, worin das oben erwähnte Elektrodenmaterial für Batterien verwendet wird. Die geschmolzene Salzbatterie umfaßt eine positive Elektrode 121, worin ein positives Elektroden-Aktivmaterial auf der Oberfläche eines Aluminiumgerüstet eines porösen Aluminiumkörpers getragen wird, eine negative Elektrode 122, worin ein negatives Elektrodenaktivmaterial auf der Oberfläche eines Aluminiumgerüstes eines porösen Aluminiumkörpers getragen wird, und einen Separator 123, der mit einem geschmolzenen Salz eines Elektrolyten imprägniert ist, die in einem Gehäuse 127 untergebracht sind. Ein Preßteil 126, umfassend eine Preßplatte 124 und eine Feder 125 zum Pressen der Preßplatte, ist zwischen der oberen Oberfläche des Gehäuses 127 und der negativen Elektrode angeordnet. Durch Vorsehen des Preßteils können die positive Elektrode 121, die negative Elektrode 122 und der Separator 123 gleichmäßig gepreßt werden, um miteinander kontaktiert zu werden, selbst ihr Volumen sich geändert hat. Ein Stromkollektor (poröser Aluminiumkörper) der positiven Elektrode 121 und ein Stromkollektor (poröser Aluminiumkörper der negativen Elektrode 122 werden mit einem positiven Elektrodenende 128 und einem negativen Elektrodenende 129 durch einen Leitungsdraht 130 verbunden. 16 Fig. 10 is a schematic sectional view showing an example of a molten salt battery in which the above-mentioned electrode material is used for batteries. The molten salt battery comprises a positive electrode 121 wherein a positive electrode active material is carried on the surface of an aluminum skeleton of an aluminum porous body, a negative electrode 122 wherein a negative electrode active material is carried on the surface of an aluminum skeleton of an aluminum porous body, and a separator 123 which is impregnated with a molten salt of an electrolyte contained in a housing 127 are housed. A pressed part 126 comprising a press plate 124 and a spring 125 for pressing the press plate, is between the upper surface of the housing 127 and the negative electrode. By providing the pressing member, the positive electrode 121 , the negative electrode 122 and the separator 123 evenly pressed to be contacted with each other even their volume has changed. A current collector (porous aluminum body) of the positive electrode 121 and a current collector (porous aluminum body of the negative electrode 122 be with a positive electrode end 128 and a negative electrode end 129 through a wire 130 connected.

Das geschmolzene Salz, das als Elektrolyt dient, kann verschiedene anorganische oder organische Salze sein, die bei der Arbeitstemperatur schmelzen. Als Kation des geschmolzenen Salzes können ein oder mehrere Kationen ausgewählt aus Alkalimetallen wie Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs) und Erdalkalimetallen wie Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba) verwendet werden.The molten salt serving as the electrolyte may be various inorganic or organic salts which melt at the working temperature. As the cation of the molten salt, one or more cations may be selected from alkali metals such as lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb) and cesium (Cs), and alkaline earth metals such as beryllium (Be), magnesium (Mg). , Calcium (Ca), strontium (Sr) and barium (Ba).

Zur Verminderung des Schmelzpunktes des geschmolzenen Salzes ist es bevorzugt, eine Mischung von zumindest zwei Salzen zu verwenden. Beispielsweise kann die Verwendung von Kaliumbis(fluorsulfonyl)amid (K-N(SO2F)2; KFSA) und Natriumbis(fluorsulfonyl)amid (Na-N(SO2F)2; NaFSA) in Kombination die Arbeitstemperatur der Batterie auf 90°C oder niedriger senken.To reduce the melting point of the molten salt, it is preferable to use a mixture of at least two salts. For example, the use of potassium bis (fluorosulfonyl) amide (KN (SO 2 F) 2 ; KFSA) and sodium bis (fluorosulfonyl) amide (Na-N (SO 2 F) 2 ; NaFSA) in combination can raise the operating temperature of the battery to 90 ° C or lower.

Das geschmolzene Salz wird in der Form eines Separators verwendet, der mit dem geschmolzenen Salz imprägniert ist. Der Separator verhindert den Kontakt zwischen der positiven und der negativen Elektrode und kann ein Glasvlies, ein poröser Harzformkörper oder dergleichen sein. Ein Laminat aus der positiven Elektrode, der negativen Elektrode und dem Separator, imprägniert mit dem geschmolzenen Salz, die in einem Gehäuse untergebracht sind, wird als Batterie verwendet.The molten salt is used in the form of a separator impregnated with the molten salt. The separator prevents contact between the positive and negative electrodes, and may be a glass mat, a porous resin molded article, or the like. A laminate of the positive electrode, the negative electrode and the separator impregnated with the molten salt housed in a case is used as a battery.

Beispieleexamples

Nachfolgend wird diese Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben, aber diese Erfindung ist nicht hierauf beschränkt.Hereinafter, this invention will be described in detail with reference to examples, but this invention is not limited thereto.

[Beispiel 1][Example 1]

(Bildung einer Leitungsschicht)(Formation of a conduction layer)

Ein Urethanschaum mit einer Porosität von 95%, etwa 50 Poren (Zellen) pro Inch, einem Porendurchmesser von 550 μm und einer Dicke von 1 mm wurde als Urethanharz-Formkörper hergestellt und in ein Rechteck mit 100 mm × 30 mm geschnitten. Ein Film aus Aluminium wurde auf der Oberfläche des Polyurethanschaumes in einem Gewicht pro Einheitsfläche von 10 g/m2 als Leitungsschicht durch das Sputterverfahren gebildet.A urethane foam having a porosity of 95%, about 50 pores (cells) per inch, a pore diameter of 550 μm and a thickness of 1 mm was prepared as a urethane resin molded body and cut into a 100 mm x 30 mm rectangle. An aluminum film was formed on the surface of the polyurethane foam in a weight per unit area of 10 g / m 2 as a wiring layer by the sputtering method.

(Geschmolzenes Salzplattieren) (Molten salt plating)

Der Urethanschaum mit einer leitenden Schicht, gebildet auf der Oberfläche davon, wurde als ein Arbeitsstück in einem Spannrahmen mit einer Elektrizitätszufuhrfunktion beladen und dann wurde der Spannrahmen in eine Handschuhbox gegeben, deren Inneres auf einer Argonatmosphäre und niedrige Feuchtigkeit (Taupunkt von –30°C oder weniger) eingestellt war, und wurde in ein geschmolzenes Salz-Aluminiumplattierbad (33 mol% EMIC-67 mol% AlCl3) bei einer Temperatur von 40°C getaucht. Dann wurden zwei Walzen in der Form eines umgekehrten V in bezug auf das Arbeitsstück angeordnet und das geschmolzene Salzplattieren wurde durchgeführt, während die Breite des Arbeitsstückes aufgeweitet wurde, und eine Spannung von 65 kPa wurde auf das Arbeitsstück in der Breitenrichtung auferlegt. Der Spannrahmen, der das Arbeitsstück hielt, wurde mit der Kathode aus einem Rektifizierer verbunden, und eine Aluminiumplatte (Reinheit 99,99%) der Gegenelektrode wurde mit der Anode verbunden. Das Arbeitsstück wurde durch Auferlegung eines Direktstroms bei einer Stromdichte von 3,6 A/dm2 90 Minuten plattiert, unter Erhalt einer Aluminiumstruktur, worin 150 g/m2 einer Aluminium-plattierten Schicht auf der Oberfläche des Urethanschaums gebildet waren. Das Rühren wurde mit einem Rührer unter Verwendung eines Teflon(eingetragene Marke)-Rotors durchgeführt. Die Stromdichte wurde auf der Basis der Scheindichte des Urethanschaumes berechnet.The urethane foam having a conductive layer formed on the surface thereof was loaded as a workpiece in a tenter with an electricity supply function, and then the tenter was placed in a glove box, the interior of which was placed on an argon atmosphere and low humidity (dew point of -30 ° C or less), and was immersed in a molten salt-aluminum plating bath (33 mol% EMIC-67 mol% AlCl 3 ) at a temperature of 40 ° C. Then, two rolls in the form of an inverted V with respect to the work were placed, and the molten salt plating was performed while the width of the work was widened, and a stress of 65 kPa was applied to the work in the width direction. The tenter holding the workpiece was connected to the cathode from a rectifier, and an aluminum plate (purity 99.99%) of the counter electrode was connected to the anode. The workpiece was plated by applying a direct current at a current density of 3.6 A / dm 2 for 90 minutes to obtain an aluminum structure in which 150 g / m 2 of an aluminum-plated layer was formed on the surface of the urethane foam. Stirring was carried out with a stirrer using a Teflon (registered trademark) rotor. The current density was calculated on the basis of the apparent density of the urethane foam.

(Zersetzung des porösen Harzformkörpers)(Decomposition of the porous resin molded article)

Jede der oben erwähnten Aluminiumstrukturen wurde in ein LiCl-KCl-eutektisches geschmolzenes Salz bei einer Temperatur von 500°C getaucht und ein negatives Potential von –1 V wurde auf die Aluminiumstruktur 30 Minuten auferlegt. Luftblasen, die von der Zersetzungsreaktion des Polyurethans stammen wurden in dem geschmolzenen Salz erzeugt. Dann wurde die Aluminiumstruktur auf Raumtemperatur in der Atmosphäre gekühlt und mit Wasser gewaschen, zur Entfernung des geschmolzenen Salzes, unter Erhalt eines porösen Aluminiumkörpers, von dem das Harz entfernt worden war. Der erhaltene poröse Aluminiumkörper hatte kontinuierliche Poren und eine hohe Porosität wie bei dem Urethanschaum, der als Kernmaterial verwendet wurde.Each of the above-mentioned aluminum structures was dipped in a LiCl-KCl eutectic molten salt at a temperature of 500 ° C, and a negative potential of -1 V was applied to the aluminum structure for 30 minutes. Air bubbles resulting from the decomposition reaction of the polyurethane were generated in the molten salt. Then, the aluminum structure was cooled to room temperature in the atmosphere and washed with water to remove the molten salt to obtain an aluminum porous body from which the resin was removed. The obtained aluminum porous body had continuous pores and high porosity as in the urethane foam used as the core material.

Nachfolgend wird die Breitenrichtung (30 mm) des porösen Aluminiumkörpers als X-Richtung und die longitudinale Richtung (100 mm) davon als Y-Richtung verwendet.Hereinafter, the width direction (30 mm) of the aluminum porous body as the X direction and the longitudinal direction (100 mm) thereof as the Y direction are used.

(Verarbeiten des Endteils des porösen Aluminiumkörpers)(Processing the end part of the aluminum porous body)

Die Dicke des erhaltenen porösen Aluminiumkörpers wurde auf 0,96 mm durch Walzenpressen eingestellt und der poröse Aluminiumkörper wurde in ein Stück mit einem Quadrat von 5 cm geschnitten.The thickness of the obtained aluminum porous body was adjusted to 0.96 mm by roll pressing, and the aluminum porous body was cut into a piece having a 5 cm square.

Zur Herstellung des Schweißens wurde ein SUS-Block (Stab) mit einer Breite von 5 mm und ein Hammer als Kompressions-Spannrahmen verwendet und der SUS-Block wurde bei einer Stelle 5 mm von einem Ende parallel zu der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers angeordnet und der poröse Aluminiumkörper durch Schlagen des SUS-Blockes mit dem Hammer zur Bildung eines komprimierten Teils mit einer Dicke von 100 μm komprimiert.For welding, a SUS block (bar) having a width of 5 mm and a hammer as a compression stenter were used, and the SUS block was placed at a position 5 mm from an end parallel to the Y direction of the aluminum porous body and compressing the aluminum porous body by striking the SUS block with the hammer to form a compressed part having a thickness of 100 μm.

Danach wurde eine Anhänger-Leitung durch Punktschweißen unter folgenden Bedingungen geschweißt. <Schweißbedingungen> Schweißanlage: HI-Max 100, hergestellt von Panasonic Corporation, Modell YG-101 UD (Spannung kann bis zu 250 V auferlegt werden) Kapazität: 100 Ws, 0,6 kVa Elektrode: Kupferelektrode mit einem Durchmesser von 2 mm Beladung: 8 kgf Spannung: 140 V <Leitung> Material: Aluminium Dimension: Freite 5 mm, Länge 7 cm, Dicke 100 μm Oberflächenbedingung: Böhmit-Behandlung Thereafter, a trailer wire was welded by spot welding under the following conditions. <Welding conditions> Welding system: HI-Max 100, manufactured by Panasonic Corporation, model YG-101 UD (voltage can be imposed up to 250 V) Capacity: 100 Ws, 0.6 kVa Electrode: Copper electrode with a diameter of 2 mm Loading: 8 kgf Tension: 140V <Line> Material: aluminum Dimension: Free 5 mm, length 7 cm, thickness 100 μm Surface Condition: Boehmite treatment

Der Zelldurchmesser des resultierenden porösen Aluminiumkörpers wurde gemessen und folglich war der Zelldurchmesser in X-Richtung 632 μm und der Zelldurchmesser in Y-Richtung war 474 μm. Das Verhältnis des Zelldurchmessers in Y-Richtung zum Zelldurchmesser in X-Richtung war 0,75.The cell diameter of the resulting aluminum porous body was measured, and hence the cell diameter in the X direction was 632 μm and the cell diameter in the Y direction was 474 μm. The ratio of the cell diameter in the Y direction to the cell diameter in the X direction was 0.75.

Der elektrische Widerstand des resultierenden porösen Aluminiumkörpers wurde gemessen und folglich war der elektrische Widerstand in X-Richtung 0,7 Ω·cm und der elektrische Widerstand in Y-Richtung war 0,20 Ω·cm und das Verhältnis des elektrischen Widerstandes in Y-Richtung zum elektrischen Widerstand in X-Richtung war 1,2.The electric resistance of the resulting aluminum porous body was measured, and hence the X-direction electric resistance was 0.7 Ω · cm and the Y-direction electric resistance was 0.20 Ω · cm and the Y-direction electric resistance ratio to the electrical resistance in the X direction was 1.2.

[Beispiel 2][Example 2]

Ein poröser Aluminiumkörper wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Spannung, die auf das Arbeitsstück in der Breitenrichtung (X-Richtung) auferlegt wurde, auf 125 kPa beim geschmolzenen Salzplattieren geändert wurde.A porous aluminum body was produced in the same manner as in Example 1 except that the stress imposed on the workpiece in the width direction (X direction) was changed to 125 kPa in the molten salt plating.

Wie bei Beispiel 1 wurde der Zelldurchmesser des resultierenden porösen Aluminiumkörpers gemessen und folglich war der Zelldurchmesser in X-Richtung 740 μm und der Zelldurchmesser in Y-Richtung war 407 μm, und das Verhältnis des Zelldurchmessers in Y-Richtung zum Zelldurchmesser in X-Richtung war 0,55.As in Example 1, the cell diameter of the resulting aluminum porous body was measured, and hence the cell diameter in the X direction was 740 μm, and the cell diameter in the Y direction was 407 μm, and the ratio of the cell diameter in the Y direction to the cell diameter in the X direction was 0.55.

Der elektrische Widerstand des resultierenden porösen Aluminiumkörpers wurde gemessen und folglich war der elektrische Widerstand in X-Richtung 0,14 Ω·cm und der elektrische Widerstand in Y-Richtung war 0,21 Ω·cm und das Verhältnis des elektrischen Widerstandes in Y-Richtung zum elektrischen Widerstand in X-Richtung war 1,5.The electric resistance of the resulting aluminum porous body was measured, and hence the X-direction electric resistance was 0.14 Ω · cm, and the Y-direction electric resistance was 0.21 Ω · cm and the Y-direction electric resistance ratio to the electrical resistance in the X direction was 1.5.

[Beispiel 3][Example 3]

Ein poröser Aluminiumkörper wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine Spannung von 50 kPa auf das Arbeitsstück in der Tragerichtung ohne Aufweiten der Breite des Arbeitsstückes beim geschmolzenen Salzplattieren auferlegt wurde und eine Stromsammelleitung wurde an einem Flächenbereich mit einer Breite von 5 mm von einem Ende parallel zu der X-Richtung angeordnet.An aluminum porous body was produced in the same manner as in Example 1 except that a stress of 50 kPa was applied to the workpiece in the support direction without widening the width of the work piece in the molten salt plating, and a current collecting line was formed on an area region having a width of 5 mm from one end parallel to the X direction.

Der Zelldurchmesser des resultierenden porösen Aluminiumkörpers wurde gemessen und folglich war der Zelldurchmesser in X-Richtung 498 μm und Zelldurchmesser in Y-Richtung war 598 μm und das Verhältnis des Zelldurchmesser in Y-Richtung zum Zelldurchmesser in X-Richtung war 1,20.The cell diameter of the resulting aluminum porous body was measured, and hence the cell diameter in the X direction was 498 μm and the cell diameter in the Y direction was 598 μm and the ratio of the cell diameter in the Y direction to the cell diameter in the X direction was 1.20.

Der elektrische Widerstand des resultierenden porösen Aluminiumkörper wurde gemessen und folglich war der elektrische Widerstand in X-Richtung 0,20 Ω·cm und der elektrische Widerstand in Y-Richtung war 0,17 Ω·cm und das Verhältnis des elektrischen Widerstandes in Y-Richtung zum elektrischen Widerstand in X-Richtung war 0,85.The electrical resistance of the resulting aluminum porous body was measured, and hence the X-direction electrical resistance was 0.20 Ω · cm and the Y-direction electric resistance was 0.17 Ω · cm and the Y-direction electric resistance ratio to the electrical resistance in the X direction was 0.85.

[Beispiel 4][Example 4]

Ein poröser Aluminiumkörper wurde auf die gleiche Weise wie bei Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die auf das Arbeitsstück auferlegt Spannung in Tragerichtung auf 125 kPa in einem geschmolzenen Salzplattieren geändert wurde.A porous aluminum body was produced in the same manner as in Example 3 except that the tension applied to the workpiece was changed in the direction of carrying to 125 kPa in a molten salt plating.

Der Zelldurchmesser des resultierenden porösen Aluminiumkörpers wurde gemessen und folglich war der Zelldurchmesser in X-Richtung 405 μm und Zelldurchmesser in Y-Richtung war 742 μm und das Verhältnis des Zelldurchmesser in Y-Richtung zum Zelldurchmesser in X-Richtung war 1,83.The cell diameter of the resulting aluminum porous body was measured, and hence the cell diameter in the X direction was 405 μm, and the cell diameter in the Y direction was 742 μm, and the ratio of the cell diameter in the Y direction to the cell diameter in the X direction was 1.83.

Der elektrische Widerstand des resultierenden porösen Aluminiumkörper wurde gemessen und folglich war der elektrische Widerstand in X-Richtung 0,21 Ω·cm und der elektrische Widerstand in Y-Richtung war 0,14 Ω·cm und das Verhältnis des elektrischen Widerstandes in Y-Richtung zum elektrischen Widerstand in X-Richtung war 0,7.The electric resistance of the resulting aluminum porous body was measured, and hence the X-direction electric resistance was 0.21 Ω · cm, and the Y-direction electric resistance was 0, 14 Ω · cm and the ratio of the electrical resistance in the Y direction to the electrical resistance in the X direction was 0.7.

[Vergleichsbeispiel 1]Comparative Example 1

Ein poröser Aluminiumkörper wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß keine Spannung auf das Arbeitsstück beim geschmolzenen Salzplattieren auferlegt wurde.A porous aluminum body was prepared in the same manner as in Example 1 except that no stress was applied to the workpiece in the molten salt plating.

Der Zelldurchmesser des resultierenden porösen Aluminiumkörpers wurde gemessen und wenn die Breitenrichtung des porösen Aluminiumkörpers als X-Richtung verwendet wurde, und die longitudinale Richtung orthogonal zu der Breitenrichtung als Y-Richtung verwendet wurde, war der Zelldurchmesser in X-Richtung 531 μm und der Zelldurchmesser in Y-Richtung war 568 μm und das Verhältnis des Zelldurchmessers in Y-Richtung zum Zelldurchmesser in X-Richtung 1,07.The cell diameter of the resulting aluminum porous body was measured, and when the width direction of the aluminum porous body was used as the X direction and the longitudinal direction orthogonal to the width direction was used as the Y direction, the cell diameter in the X direction was 531 μm and the cell diameter was The Y direction was 568 μm and the ratio of the cell diameter in the Y direction to the cell diameter in the X direction was 1.07.

Der elektrische Widerstand des resultierenden porösen Aluminiumkörper wurde gemessen und folglich war der elektrische Widerstand in X-Richtung 0,19 Ω·cm und der elektrische Widerstand in Y-Richtung war 0,19 Ω·cm und das Verhältnis des elektrischen Widerstandes in Y-Richtung zum elektrischen Widerstand in X-Richtung war 1,0.The electric resistance of the resulting aluminum porous body was measured, and hence the X-direction electric resistance was 0.19 Ω · cm, and the Y-direction electric resistance was 0.19 Ω · cm and the Y-direction electric resistance ratio to the electrical resistance in the X direction was 1.0.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.The results are summarized in Table 1.

Figure 00640001
Figure 00640001

Es wurde bestätigt, daß die Stromkollektoren der Beispiele 1 bis 4 einen kleineren elektrischen Widerstand in der Stromsammelrichtung als der Stromkollektor von Vergleichsbeispiel 1 haben. Das heißt bei den Beispielen 1 und 2 wurden poröse Aluminiumkörper erhalten, bei denen der elektrische Widerstand in der Breitenrichtung (X-Richtung) des porösen Aluminiumkörpers klein war, und bei den Beispielen 3 und 4 wurden poröse Aluminiumkörper erhalten, bei denen der elektrische Widerstand in der longitudinalen Richtung (Y-Richtung) des porösen Aluminiumkörpers klein war.It was confirmed that the current collectors of Examples 1 to 4 have a smaller electrical resistance in the current collecting direction than the current collector of Comparative Example 1. That is, in Examples 1 and 2, aluminum porous bodies were obtained in which the electrical resistance in the width direction (X direction) of the aluminum porous body was small, and in Examples 3 and 4, aluminum porous bodies were obtained in which the electrical resistance in the longitudinal direction (Y direction) of the aluminum porous body was small.

Diese Erfindung wurde auf der Basis von Ausführungsbeispielen beschrieben, aber ist nicht auf die oben erwähnten Ausführungsbeispiele beschränkt. Variationen können bei diesen Ausführungsbeispielen innerhalb des Umfangs und Äquivalens dieser Erfindung durchgeführt werden.This invention has been described on the basis of embodiments, but is not limited to the above-mentioned embodiments. Variations may be made in these embodiments within the scope and equivalence of this invention.

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability

Durch Verwendung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung kann ein Stromkollektor, bei dem der elektrische Widerstand in der Stromsammelrichtung klein ist, hergestellt werden. Darüber hinaus kann der poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk dieser Erfindung in einem Schritt verwendet werden, der kontinuierlich ein Elektrodenmaterial erzeugt, und kann geeignet als Basismaterial bei der Durchführung von industriell kontinuierlichen Produktionen von Elektroden, beispielsweise für eine nicht-wäßrig Elektrolytbatterie (Lithiumbatterie etc.) und Kondensator und Lithiumionen-Kondensator verwendet werden.By using the three-dimensional network aluminum porous body of this invention, a current collector in which the electric resistance in the current collecting direction is small can be manufactured. Moreover, the three-dimensional network aluminum porous body of this invention can be used in a step that continuously produces an electrode material, and can be suitably used as a base material in performing industrially continuous productions of electrodes, for example, a nonaqueous-electrolyte battery (lithium battery, etc.). and capacitor and lithium ion capacitor can be used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
HarzformkörperResin moldings
22
Leitende SchichtLeading layer
33
Aluminium-plattierte SchichtAluminum-plated layer
21a, 21b21a, 21b
Plattierbadplating bath
2222
Streifenförmiges HarzStrip-shaped resin
23, 2823, 28
Plattierbadplating bath
2424
Zylindrische ElektrodeCylindrical electrode
25, 2725, 27
Anodeanode
2626
Elektrodenwalzeelectrode roller
3232
KompressionsspannrahmenCompressing jig
3333
Komprimiertes TeilCompressed part
3434
Poröser AluminiumkörperPorous aluminum body
3535
Rotationswalzerotating roller
3636
Rotationsachse der WalzeRotation axis of the roller
3737
Anhänger-LeitungTrailer line
3838
Isolations-/AbdichtbandInsulating / sealing tape
4141
Abwickelwalzeunreeling
4242
Kompressionswalzecompression roller
4343
Kompressions-SchweißwalzeCompression welding roll
4444
Füllwalzefilling roller
4545
Trocknungsmaschinedrying machine
4646
Kompressionswalzecompression roller
4747
Schneidwalzecutting roller
4848
Aufwickelwalzewinding roll
4949
LeitungszuführwalzeLeitungszuführwalze
5050
AufschlämmungszuführdüseAufschlämmungszuführdüse
5151
Aufschlämmungslurry
6060
Lithiumbatterielithium battery
6161
Positive ElektrodePositive electrode
6262
Negative ElektrodeNegative electrode
6363
Festelektrolytschicht (SE-Schicht)Solid electrolyte layer (SE layer)
6464
Positive Elektrodenschicht (positiver Elektrodenkörper)Positive electrode layer (positive electrode body)
6565
Stromkollektor der positiven ElektrodeCurrent collector of the positive electrode
6666
Negative ElektrodenschichtNegative electrode layer
6767
Stromkollektor der negativen ElektrodeCurrent collector of the negative electrode
121121
Positive ElektrodePositive electrode
122122
Negative ElektrodeNegative electrode
123123
Separatorseparator
124124
Preßplattepress plate
125125
Federfeather
126126
Preßteilpresser
127127
Gehäusecasing
128128
Positives ElektrodenendePositive electrode end
129129
Negatives ElektrodenendeNegative electrode end
130130
Leitungsdrahtlead wire
141141
Polarisierbare ElektrodePolarizable electrode
142142
Separatorseparator
143143
Organische elektrolytische LösungOrganic electrolytic solution
144144
Leitungsdrahtlead wire
145145
Gehäusecasing
146146
Positive ElektrodePositive electrode
147147
Negative ElektrodeNegative electrode
148148
Leitungsdrahtlead wire
149149
Leitungsdrahtlead wire

Claims (12)

Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk, umfassend: einen lagenförmigen porösen Aluminiumkörper mit dreidimensionaler Netzwerkstruktur für einen Stromkollektor, wobei der poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk einen Zelldurchmesser in einer X-Richtung davon aufweist, der verschieden ist von einem Zelldurchmesser in einer Y-Richtung davon, wenn eine der beiden Richtungen orthogonal zu der anderen als X-Richtung und die andere als Y-Richtung verwendet wird.Aluminum three-dimensional network porous body comprising: a sheet-shaped aluminum porous body having a three-dimensional network structure for a current collector, the three-dimensional network aluminum porous body having a cell diameter in an X-direction thereof different from a cell diameter in a Y-direction thereof when either direction is orthogonal to the other is used as the X direction and the other as the Y direction. Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk nach Anspruch 1, worin ein Verhältnis des Zelldurchmessers in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk zu dem Zelldurchmesser in der X-Richtung davon 0,30 oder mehr und 0,80 oder weniger ist.The three-dimensional network porous aluminum body according to claim 1, wherein a ratio of the cell diameter in the Y direction of the three-dimensional network aluminum porous body to the cell diameter in the X direction thereof is 0.30 or more and 0.80 or less. Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk nach Anspruch 1, worin ein Verhältnis des elektrischen Widerstandes in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk zu dem elektrischen Widerstand in der X-Richtung davon 1,1 oder mehr und 2,5 oder weniger ist.The three-dimensional network porous aluminum body according to claim 1, wherein a ratio of the electrical resistance in the Y direction of the three-dimensional network aluminum porous body to the electrical resistance in the X direction thereof is 1.1 or more and 2.5 or less. Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk nach Anspruch 1, worin ein Verhältnis des Zelldurchmessers in der X-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk zu dem Zelldurchmesser in der X-Richtung davon 1,2 oder mehr und 3,0 oder weniger ist.The three-dimensional network porous aluminum body according to claim 1, wherein a ratio of the cell diameter in the X direction of the three-dimensional network aluminum porous body to the cell diameter in the X direction thereof is 1.2 or more and 3.0 or less. Poröser Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk nach Anspruch 1, worin ein Verhältnis des elektrischen Widerstandes in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk zu dem elektrischen Widerstand in der X-Richtung davon 0,40 oder mehr und 0,90 oder weniger ist.The three-dimensional network porous aluminum body according to claim 1, wherein a ratio of the electrical resistance in the Y direction of the three-dimensional network aluminum porous body to the electrical resistance in the X direction thereof is 0.40 or more and 0.90 or less. Stromkollektor, worin ein streifenförmiges komprimiertes Teil, komprimiert in einer Dickenrichtung an einem Endteil in der Y-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß Anspruch 2 oder 3 gebildet und eine Leitung an das komprimierte Teil durch Schweißen gebunden ist.A current collector, wherein a strip-shaped compressed part compressed in a thickness direction is formed at an end portion in the Y direction of the three-dimensional network aluminum porous body according to claim 2 or 3, and a lead is bonded to the compressed part by welding. Stromkollektor, worin ein streifenförmiges komprimiertes Teil, komprimiert in Dickenrichtung, an einem Endteil in der X-Richtung des porösen Aluminiumkörpers mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß Anspruch 4 oder 5 gebildet ist und eine Leitung an das komprimierte Teil durch Schweißen gebunden ist.A current collector in which a strip-shaped compressed part compressed in the thickness direction is formed at an end part in the X direction of the three-dimensional network aluminum porous body according to claim 4 or 5, and a lead is bonded to the compressed part by welding. Elektrode, umfassen den Stromkollektor gemäß Anspruch 6 oder 7, worin eine Öffnung des Stromkollektors mit einem Aktivmaterial gefüllt ist.An electrode, comprising the current collector according to claim 6 or 7, wherein an opening of the current collector is filled with an active material. Verfahren zur Erzeugung einer Elektrode, umfassend zumindest einen Dicken-Einstellschritt, einen Leitungsschweißschritt, einen Füllschritt für aktives Material, einen Trocknungsschritt, einen Komprimierschritt und einen Schneidschritt, worin der poröse Aluminiumkörper mit dreidimensionalem Netzwerk gemäß Anspruch 1 als Basismaterial verwendet wird.A method of producing an electrode comprising at least a thickness adjusting step, a line welding step, an active material filling step, a drying step, a compressing step and a cutting step, wherein the three-dimensional network aluminum porous body according to claim 1 is used as a base material. Nicht-wäßrige Elektrolytbatterie, umfassend die Elektrode gemäß Anspruch 8.A non-aqueous electrolyte battery comprising the electrode according to claim 8. Kondensator, umfassend eine nicht-wäßrige elektrolytische Lösung, umfassend die Elektrode gemäß Anspruch 8.A capacitor comprising a nonaqueous electrolytic solution comprising the electrode according to claim 8. Lithiumionen-Kondensator, umfassend eine nicht-wäßrige elektrolytische Lösung, umfassend die Elektrode gemäß Anspruch 8. A lithium ion capacitor comprising a nonaqueous electrolytic solution comprising the electrode according to claim 8.
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